新華社北京１月８日電題：三個和尚沒水喝？——越聚集越發光，一項中國人改寫光物理課本的科學發現

新華社記者余曉潔、田曉航

“科學真美！”

在２０１７年度國家自然科學獎一等獎獲得者、中國科學院院士、香港科技大學教授唐本忠眼中，科研通向一片無限可能性的新天地，令人興奮、充滿希望。

唐本忠團隊在國際上率先提出聚集誘導發光（ＡＩＥ）——這項中國人改寫光物理課本的發現，開辟了具有原創性和國際引領性的基礎科學研究全新領域。

光，給萬物溫暖，助生靈繁育。

從先秦墨子對光學的最初記載，到現代物理學中的量子力學和相對論，千百年來人類沒有停止過對光的追逐、理解和利用。有機發光材料是當代光學研究的前沿熱點，化學家們對發光性能優異的功能分子夢寐以求。

然而，“一個和尚挑水喝，兩個和尚抬水喝，三個和尚沒水喝。”平面共軛結構導致許多有機發光分子在稀溶液中發光很強，在高濃度溶液中或聚集狀態下卻發光減弱甚至消失。這一寫入光物理課本的聚集導致發光猝滅（ＡＣＱ）現象好比有機發光材料的阿喀琉斯之踵，在長達半個多世紀時間里讓英雄前行的盔甲染上暗淡之色。

與教科書“背道而馳”的聚集誘導發光，源自一次“不經意就會擦肩而過”的發現。

２００１年，課題組在實驗中偶然發現一種噻咯衍生物在薄層層析板上不發光，但隨著溶劑揮發，由“濕”變“干”的樣品在紫光燈照射下卻閃閃發光。唐本忠先是驚出一身冷汗，隨后反復實驗，確認這種噻咯衍生物在溶液狀態基本不發光，在聚集態卻發出明亮熒光！

越聚集越發光，不是“三個和尚沒水喝”，而是“人多力量大”！

ＡＩＥ特性的熒光材料聚集發光的“秘密”在于分子內運動（包括旋轉和振動）受限。課題組發現，ＡＩＥ物質在分子結構上有個顯著特點——擁有很多單鍵連接的芳香環。它們像一個個小螺旋槳，在稀溶液中自由旋轉或振動，消耗了紫外光給予它們的能量。但在聚集態下，分子之間錯落堆積，螺旋槳轉不起來，能量輻射躍遷，因而產生熒光。

發光材料領域一扇全新的大門就此打開！

加拿大學者貝琳達·海涅撰文稱，今天我們討論聚集不能不提聚集誘導發光。自從唐本忠團隊的原創成果發表以來，毫不夸張地說，這個研究領域經歷了爆炸式的發展。

ＡＩＥ概念提出以來，已吸引８０個多國家和地區超過１５００家科研單位的科學家進入該研究領域，近兩年每年新增的ＳＣＩ級ＡＩＥ論文均超過１０００篇。

原創性、引領性研究的偉力在于改變人們的思想、改變世界的面貌。

發光二極管、智能材料、爆炸物檢測、化學傳感器、癌細胞追蹤、細菌成像……近年來，ＡＩＥ材料在光電、傳感、生物、醫療等諸多領域開始應用，被全球材料科學家“玩”出了各種花樣。其中用于生物成像和示蹤的ＡＩＥ熒光探針備受市場期待。

長期以來，中國從外國公司進口發光材料，大部分商業化熒光探針的知識產權都由國外企業把控，產品價格昂貴。唐本忠及其團隊的創新打破了這一格局，因為ＡＩＥ材料“源頭上”的專利屬于中國人。

與傳統ＡＣＱ材料相比，ＡＩＥ材料制成的生物探針在成像分辨率、抗光漂白性、長期追蹤能力、自定位能力等方面性能更佳。

腫瘤手術中，醫生常常為“切多了器官不能再生，切少了病灶還在”的困境而煩惱。“ＡＩＥ材料熒光探針可以讓癌細胞發光而正常細胞不發光，從而‘劃出’二者的清晰邊界。一旦應用臨床，有望使癌細胞切除手術精確度大幅提高。”唐本忠說。

獨行快，眾行遠。“唐老師領導的是一支名副其實的跨學科‘多兵種聯合部隊’，這次獲獎的成員來自香港科技大學、浙江大學、北京理工大學三所高校。不少臨床醫生被聚集誘導發光吸引，加入我們團隊。”團隊成員、華南理工大學秦安軍教授說。

在學生們看來，唐本忠既像慈父般為人隨和，又像嚴師般挑剔苛刻。他要求弟子們“迎著困難走”，尤其對實驗和論文要一絲不茍，精益求精。

對唐本忠而言，拿獎不是目的，興趣和熱情才是從事科研的不竭動力。“喜馬拉雅山的攀登者是瘋子還是英雄？別人怎么看不重要，自己認為自己是英雄就行。”唐本忠鼓勵學生們秉持一腔熱情投入科研，“這才是步向成功的不二法門”。