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日出而作，日入而息

——《擊壤歌》

God said, “Let there be light”, and there was light.

上帝說(shuō)要有光，于是就有了光。

——《圣經(jīng)》

  自從有文字的那天起，歷史就一直記載著人類對(duì)光的渴求。而人類文明的巨大進(jìn)步也和與“光”相關(guān)的科技的發(fā)展密不可分。因此，2015年被聯(lián)合國(guó)宣布為“國(guó)際光年”。其中，發(fā)光材料的研發(fā)和推廣發(fā)揮了重要的作用。包括有機(jī)小分子染料和無(wú)機(jī)量子點(diǎn)在內(nèi)的各種各樣的發(fā)光材料已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于人類的日常生活以及各項(xiàng)高尖端科技中。

圖1 傳統(tǒng)聚集淬滅熒光材料和新型聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料在單分子和聚集態(tài)下的熒光對(duì)比

  固態(tài)或者聚集態(tài)是發(fā)光材料最常見(jiàn)的物理狀態(tài)。然而，與在溶液中相比，傳統(tǒng)發(fā)光材料此時(shí)都會(huì)表現(xiàn)出發(fā)光減弱甚至熄滅的現(xiàn)象。這通常被稱之為“聚集導(dǎo)致猝滅（aggregation-caused quenching）”或ACQ效應(yīng)。在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)，眾多科學(xué)家嘗試了許多不同的方法來(lái)努力克服這種ACQ效應(yīng)，但收效甚微。然而，也有一部分科學(xué)家卻反其道而行之：既然在傳統(tǒng)發(fā)光分子中，這種ACQ效應(yīng)難以根除，不如設(shè)計(jì)新型分子，使其具有截然相反的性質(zhì)。

  2001年，唐本忠院士發(fā)現(xiàn)了一些分子具有“聚集誘導(dǎo)發(fā)光（aggregation-induced emission）”或AIE效應(yīng)。這類熒光生色團(tuán)在單分子狀態(tài)下微弱發(fā)光甚至不發(fā)光，而在固態(tài)或聚集狀態(tài)下熒光顯著增強(qiáng)（圖1）。這一特性使這種新型發(fā)光分子在固態(tài)或者聚集態(tài)下具有非常高的熒光量子產(chǎn)率，從而有效提供熒光信號(hào)而避免不必要的信號(hào)損失。目前，聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料已經(jīng)在光電、物理以及生物診療等諸多領(lǐng)域中發(fā)揮著愈來(lái)愈重要甚至不可替代的作用。

圖2 聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料的設(shè)計(jì)，性質(zhì)和應(yīng)用總括

  鑒于聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料的迅速發(fā)展，最近，新加坡國(guó)立大學(xué)的劉斌教授和香港科技大學(xué)的唐本忠院士聯(lián)合在《應(yīng)用物理評(píng)論》（Applied Physics Reviews）上發(fā)表了一篇綜述，系統(tǒng)闡述了多功能聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料在多種不同領(lǐng)域發(fā)展的巨大潛力（圖2）。該文首先提出了聚集誘導(dǎo)發(fā)光現(xiàn)象的機(jī)理是因?yàn)榫奂瘧B(tài)可以有效地抑制分子運(yùn)動(dòng)從而激活輻射躍遷點(diǎn)亮熒光�；谶@一理論模型，該文緊接著闡述了如何通過(guò)合理的分子設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)熒光材料轉(zhuǎn)化為聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料。同時(shí)，該文也講述了聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料在光物理領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括發(fā)光二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和光波導(dǎo)等光電器件的制備，玻璃化轉(zhuǎn)變、結(jié)晶化和自組裝等物理現(xiàn)象的測(cè)試和追蹤。此外，該文對(duì)聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中所展現(xiàn)出的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)也進(jìn)行了討論，包括生物成像和示蹤、藥物輸送和癌癥診療等等。最后，該文展望了聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料在未來(lái)光電器件，生物醫(yī)學(xué)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的巨大前景。

  該文于2017年6月發(fā)表于Applied Physics Reviews (Guangxue Feng, Ryan T. K, Kwok, Ben Zhong Tang, and Bin Liu, “Functionality and versatility of aggregation-induced emission luminogens” Appl. Phys. Rev. 2017, 4, 021307)。文章的共同第一作者是新加坡國(guó)立大學(xué)的馮光雪博士和香港科技大學(xué)的Ryan T. K. Kwok博士，通訊作者為劉斌教授和唐本忠院士。

  文章鏈接：http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.4984020?from=timeline&isappinstalled=1