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• 发布时间：2025-12-06 12:29:00
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唐本忠，中国科学院院士。2001年，领导团队提出堆积引诱发光（AIE）这一原创性科学观点，并于随后的20余年间拓展了其于化学、质料学、生物学和医学等范畴的运用，吸引了全世界约76个国度及地域、2200多个科研机构的跟进研究。2016年，《天然》期刊将AIE纳米粒子列为支撑及驱动“将来纳米光革命”的四年夜纳米质料之一，这也是独一一种由中国科学家原创的新质料。今朝，AIE已经经成为中国科学家创始并引领的全新科学范畴。

堆积引诱发光（AIE），是独一一种由中国科学家原创的新质料。2020年，AIE入选国际纯粹及运用化学结合会“全世界十年夜新兴化学技能”。从精准医疗的辅助诊疗到加快植物光互助用，再到数据存储的机能奔腾，AIE质料以其怪异的光学性子及广泛的运用潜力，正慢慢揭示出其作为将来科技基石的无穷可能。

从光致发光到堆积引诱发光

现代社会中，很多新技能与光紧密亲密相干，发光质料于此中阐扬着主要作用。那末，发光是怎么孕育发生的？简言之，发光是物资把接收的能量转化为光辐射的历程。发光质料是指可以或许以某种情势接收能量并将其转化为光辐射的物资。按照接收能量的差别，发光质料可分为光致发光、电致发光、力致发光及化学发光等类型。例如，荧光质料受光照射发光为光致发光；手机屏、电视屏采用电致发光；萤火虫发光则属在化学发光。

试验室中，科研职员不停研发出各类有机质料。相较在无机质料，有机质料于发光方面更具潜力，但也易受氧化影响。然而，经由过程断绝水及氧，可以提高有机质料的不变性。于生物范畴，无机质料如量子点发光机能优秀，但毒性年夜，这限定了其于生命科学范畴的运用。比拟之下，有机质料因其生物相容性好，运用远景比力广漠。经由过程让病毒、细菌及细胞发光，人们能不雅察到生命系统中难以直接不雅察到的征象，从而更深切理解生物布局及生命历程。例如，咱们尚不彻底清晰癌细胞于体内的挪动方式，但若能让癌细胞发光，就能够追踪它们以举行癌症诊疗。同时，使用发光质料的光动力及光热性子，还有能覆灭癌细胞，实现诊疗一体化，既诊断又医治，还有能用在疾病的预防。

然而，传统的有机发光质料于运用层面一直存于一个难以降服的问题——堆积致使发光猝灭效应。发光份子于稀溶液里可以高效发光，但当它们于高浓度溶液中呈固态堆积时，发光效率会年夜幅降落，越堆积光越弱。这是有机发光质料运用的致命弱点。好比，若将发光物资注入血管指望其能标志肿瘤，却因其堆积而掉去发光旌旗灯号，这就是堆积引诱的猝灭征象，它严峻限定了传统发光质料于生命系统的运用。为此，科学家们一直于努力解决份子堆积后发光削弱的问题，让这些发光份子不要堆积于一块，从而使发光更为高效长期，但难度极年夜，由于绝年夜部门发光质料的利用场景是于固态下。幸运的是，AIE质料的发明，打破了这一僵局。20多年前，咱们不测发明一种反常征象：合成的份子于单份子状况下不发光，堆积后却最先发光。这与以往单份子发光、堆积体不发光的征象截然相反。颠末重复验证发明：份子溶在良溶剂时不发光，跟着不良溶剂的插手后堆积则发光。因其发光由堆积引起，是以被称为堆积引诱发光。这一发明为解决传统发光份子堆积致使发光削弱的问题提供了新的路子。

快速、简洁、敏捷及正确的荧光检测

微生物与人类共存，既有益也有害，此中有害菌的快速检测与覆灭至关主要。今朝，微生物检测重要依靠染色加镜检，能检测出跨越四分之三的病原体，但操作啰嗦且耗时，难以实现统筹快速、简洁、敏捷及正确的要求。比拟之下，AIE技能上风较着，使用AIE质料染色15秒内便可区别革兰阳性菌及阴性菌，操作简洁快捷，只需将检测试剂与样本搅拌并于紫外灯下不雅察便可。

荧光检测自己就是一种很是敏捷的技能，这也使患上AIE技能具有敏捷度高、正确性强的特色。于运用在病毒检测时，与传统的聚合酶链式反映技能比拟，AIE技能检测成果的正确性与其相称但速率更快。其道理就是使用AIE效应，于单份子状况下，AIE质料是不发光的，一旦与病原体联合，份子运动受限，AIE质料就会最先发光。这类征象还有可以按照AIE质料的靶向能力，于细胞核、细胞质或者细胞膜等特定部位富集，并孕育发生显著的荧光旌旗灯号。整个历程无须洗濯及其他处置惩罚步调，是以也被称为免洗检测。

然而，人类匹敌细菌、病菌的最有力兵器——抗生素正面对挑战。抗生素的滥用催生了超等细菌，中国每一年有相称数目的灭亡与细菌耐药性有关。是以，需要不停摸索新的抗菌技能。天然界中存于一种名为噬菌体的病毒，它们专食细菌，具备高度特异性，即一种噬菌体只针对于一种细菌。噬菌体经由过程耗损细菌养分致其灭亡，曾经是抗生素呈现前的重要抗菌手腕。但跟着抗生素的广泛运用，噬菌体逐渐被轻忽。如今，耐药菌呈现，噬菌体再次受存眷。然而，噬菌体虽易造就，却难以直接不雅察其于体内勾当和确定其有用性。AIE技能的呈现则很好地解决了这个问题。AIE可经由过程与噬菌体外貌的卵白布局联合发光，进而追踪噬菌体的勾当轨迹。使用该发光征象，可以不雅察噬菌体侵入细菌并杀死细菌的整个历程。此外，AIE质料于发光的同时还有会孕育发生活性氧物资，这类物资具备强盛的杀菌能力，可以加快病菌的灭亡。是以，噬菌体的生物杀灭效应与AIE的人工杀灭效应相联合，显著提高了医治效果。

除了了追踪噬菌体勾当外，AIE技能还有可以运用在荧光导航技能。于外科手术中，传统手腕如超声、电子计较机断层扫描、核磁共振及正电子发射断层扫描等虽然可以检测肿瘤的存于，但往往难以正确判定肿瘤的位置及巨细，且价格昂贵。这致使大夫于手术中经常需要举行活检以确认肿瘤位置，这不仅增长了手术危害，还有可能因判定掉误而切除了正常构造或者漏掉肿瘤构造。而AIE荧光成像技能可让肿瘤快速发光，帮忙大夫迅速判定其位置及巨细，实现精准切除了。这冲破了传统手术的精度极限，为患者带来了更好的医治效果。

加快海洋植物光互助用

远古期间，二氧化碳重要源在人及动物的呼吸，经由过程树、草、花等植物的光互助用以和海洋的接收到达均衡。然而，工业革命后二氧化碳排放量剧增，打破了这一均衡，致使年夜气中二氧化碳浓度连续上升，激发天气变化。只管当前采纳减排、限排办法，但效果有限、需很永劫间奏效且难以周全实行。

一个更为踊跃的计谋是经由过程促成植物生长尤其是海洋植物，以固定更多二氧化碳。AIE质料对于此也能够年夜显身手：使用AIE纳米粒子转化光波长，使阳光转化为植物喜欢的蓝光及红光，从而加速光互助用，促成植物生长。如许不仅能耗损失情况中更多的二氧化碳，还有能将二氧化碳转化为食粮、能源及保健品等有价值的产物。

海洋作为巨年夜的碳汇，若能有用使用这一计谋，则可实现二氧化碳的负排放，行将年夜气中的二氧化碳转化为有效物资。这不仅有助在减缓天气变化，还有能带来可不雅的经济及社会效益。是以，经由过程AIE等科技手腕加快海洋植物光互助用，实现碳的转化及使用，是应答天气变化的有用路子。

助力光存储技能改造

跟着数据量的爆炸性增加，存储技能面对巨年夜挑战。超年夜容量存储不仅是国度成长的庞大需求，也面对着存储空间及能耗的两重压力。光存储因其高密度、低成本及长命命成为研究的热门。与硬盘比拟，光存储体系的电力成本更低，且数据迁徙次数少，平均成本年夜幅降低。然而，要实现光存储的潜力，必需冲破光学极限，即实现极小数据点的清楚分辩，此中质料筛选尤为要害。抱负质料需对于情况高敏捷、旌旗灯号不变、记载点开关比高，并经由过程多层堆集晋升信息存储量。

AIE技能为光存储提供了新的解决方案。AIE技能以其发光特征，能创立微小发光点作为信息单位，这些点可缩小至纳米级，极年夜晋升存储密度。与CD、DVD、BD比拟，AIE超等光盘能建造多达100层，存储量高达160万GB，相称在CD容量的200万倍。AIE质料经由过程聚互助用使软性液体质料硬化，形成不变发光的信息点。这些点不仅微小，且发光可控，多层间互不滋扰，从而实现存储量的巨年夜晋升。

AIE作为中国科学家原创的科学观点，正引领全世界科技前沿。然而，我国要成为科技强国，还有需超过庞大门坎，产出更多原创性及引领性的研究结果。原创科研如掘井，深切则泉眼涌现，源源不停。AIE质料“越堆积，更加光”的特征，彰显了连合协作的气力。新时代的中国科技，正涌现更多AIE同样的原创研究，从局部亮点走向周全发光，照亮着科技强国之路。

AIE质料：越堆积，更加光！（原标题：AIE质料：越堆积，更加光！）