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拔得頭籌 領跑世界
http://www.workercn.cn2018-01-13 05:48:06來源: 人民日報海外版
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  近年來,納米發光材料的科研和應用日益受重視。納米發光材料興起於量子點。量子點是一種無機納米材料,其發光顏色可簡單地通過尺寸調控。量子點越大,發光顏色越紅移。但量子點毒性大、種類有限,常需用紫外光激發。隨著納米技術的發展,上轉換點登場。用長波激發,上轉換點可在短波處發光,由此可避免紫外光激發所產生的生物毒性。但上轉換點多為稀土金屬材料,稀少而昂貴。

  與無機材料相比較,有機納米發光材料具有種類多、加工易、毒性小等優勢。聚合物點就是一種有機納米發光材料。塑料就是一種聚合物,如果塑料可以發光,人們將不會再為手機顯示屏摔破而心痛。但聚合物點和其它有機發光材料一樣,常呈現聚集導致發光淬滅效應,即在單分子態發光,在聚集態發光減弱甚至不發光。本世紀初,我國科學家發現了一種與聚集導致發光淬滅完全相反的光物理體系:分子在稀溶液中幾乎不發光,而在聚集狀閃閃發光。因發光由聚集而引起,這種發光過程被稱為聚集誘導發光(簡稱“AIE”)。AIE納米粒子簡稱為AIE點,具有很多顯著優勢,如種類多、可設計性強、加工性能好、生物相容性高、可用於大面積柔性顯示屏製備等。

  目前,全人類在能源、環境和健康等領域面臨巨大挑戰,高效納米發光材料有助於解決這些挑戰所帶來的問題。在能源方面,面對能源匱乏,各國都在尋找節能材料。用AIE材料製備的有機發光二極體的外量子效率可高達20%,遠高於“傳統”有機發光二極體器件的效率(最高約5%)。高效率帶來低能耗,用AIE材料製備的有機發光二極體器件因而有著光明的應用前景。在環境保護領域,尤其是水汙染監測治理方面,AIE亦有用武之地。利用水溶性AIE材料,可輕易地將痕量汙染物特異性地“揪出示眾”。在健康領域,AIE探針可高效識別癌細胞或惡性腫瘤,幫助醫生準確地切除腫瘤組織。

  中國科學家將在這場納米光學革命中大展拳腳。為了在這場競爭中拔得頭籌,我們必須培養創新型人才、從事引領性研究。年輕科學家必須知曉化學、物理、數學、藥學、光電、資訊、計算機、生命科學、生物工程等多學科知識,了解交叉學科領域的新進展,在掌握基礎知識的基礎上,學會批判性思維,注重創新性研究。

  在納米光學研究領域,中國科學家起初是跟著別人跑,而現在我國的研究水平與國際基本持平,在某些領域甚至已經處於“領跑”地位。我國有著無比廣闊的舞台,無比強大的前進動力,科學研究發展迅猛,進展驚人。隨著納米光學革命的發展,我國科技水平將量子跳躍式上升,為經濟發展和社會進步做出巨大貢獻。

  (作者為高分子化學家、中國科學院院士、英國皇家化學會會士 唐本忠。憑藉在“聚集誘導發光”領域的開創性貢獻,其領銜的團隊獲得2017年國家自然科學獎一等獎)

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