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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.

上帝說要有光，于是就有了光。

——《圣經》

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

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

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

  2001年，唐本忠院士發(fā)現(xiàn)了一些分子具有“聚集誘導發(fā)光（aggregation-induced emission）”或AIE效應。這類熒光生色團在單分子狀態(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（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率，從而有效提供熒光信號而避免不必要的信號損失。目前，聚集誘導發(fā)光材料已經在光電、物理以及生物診療等諸多領域中發(fā)揮著愈來愈重要甚至不可替代的作用。

圖2 聚集誘導發(fā)光材料的設計，性質和應用總括

  鑒于聚集誘導發(fā)光材料的迅速發(fā)展，最近，新加坡國立大學的劉斌教授和香港科技大學的唐本忠院士聯(lián)合在《應用物理評論》（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發(fā)光材料在多種不同領域發(fā)展的巨大潛力（圖2）。該文首先提出了聚集誘導發(fā)光現(xiàn)象的機理是因為聚集態(tài)可以有效地抑制分子運動從而激活輻射躍遷點亮熒光�；谶@一理論模型，該文緊接著闡述了如何通過合理的分子設計，將傳統(tǒng)熒光材料轉化為聚集誘導發(fā)光材料。同時，該文也講述了聚集誘導發(fā)光材料在光物理領域中的應用，包括發(fā)光二極管、場效應晶體管和光波導等光電器件的制備，玻璃化轉變、結晶化和自組裝等物理現(xiàn)象的測試和追蹤。此外，該文對聚集誘導發(fā)光材料在生物醫(yī)藥領域中所展現(xiàn)出的獨特優(yōu)勢也進行了討論，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發(fā)光材料在未來光電器件，生物醫(yī)學和產業(yè)化領域的巨大前景。

  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立大學的馮光雪博士和香港科技大學的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