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金融EMBA大讲堂【第六期】| 唐本忠院士——聚集诱导发光的科学价值和技术潜力

发布时间:2024-01-17

 

2024年1月13日,香港中文大学(深圳)金融EMBA大讲堂【第六期】邀请到香港中文大学(深圳)理工学院院长、校长学勤讲座教授、中国科学院院士唐本忠教授,为我们深入讲解聚集诱导发光的科学价值以及未来的技术潜力。

 

 

 

唐本忠 教授

中国科学院院士

香港中文大学(深圳)理工学院院长

校长学勤讲座教授

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聚集诱导发光的科学价值

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

首先,唐本忠教授给学员们讲解了聚集诱导发光技术的意义和价值。从萤火虫的例子切入,唐本忠教授指出相比于白炽灯这类物理发光的方式,化学发光的效率是更高的,可达100%。早期的科学家从水母体内提取荧光蛋白用于制作发光染料,并逐渐开发出合成荧光分子。

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但这类染料存在一些缺陷。唐本忠教授指出,传统的发光染料存在聚集淬灭发光效应,即有机小分子在稀溶液中发光很强,但在高浓度溶液中分子发生聚集导致发光变弱甚至消失。克服这一效应是开发凝聚态发光材料及更多技术应用的一个难题。

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相比于传统的防止发光体聚集的思路,聚集诱导发光(AIE)技术寻找并使用聚集态发光效果更强的物质,用截然相反的思路解决了聚集淬灭发光的问题。对于这其中的原理,唐本忠教授讲解道,当分子从激发态向基态变化时,如果是通过辐射跃迁的方式,就会发光,如果是通过非辐射跃迁的方式变化,则不发光。当分子聚集时,往往会通过非辐射跃迁的方式传递能量,因此产生聚集淬灭发光效应。而具有AIE性质的分子本身比较活跃,在单分子状态时会通过其他形式(热能)消耗,因此不发光,而聚集在一起时活动受限,能量主要以光能的形式输出,因此发光增强。

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唐本忠教授表示,掌握了其中的机理,科学家就可以识别和设计具有AIE效应的分子,人工合成AIE分子也成为可能。目前的技术已经可以合成各种颜色的AIE荧光染料,同时浓溶液甚至固态的发光材料也已经问世。目前,聚集诱导发光技术在很多领域都有所应用,如太阳能电池,OLED屏幕,生物化学传感器等等。

 

聚集诱导发光的技术潜力

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

聚集诱导发光技术是中国人自己开发和引领的新研究领域,在学术上和应用上都有着深远的意义。唐本忠教授认为聚集诱导发光技术不仅有助于学界进一步推动新发光机制的建立和进一步了解光物理过程,同时也有助于高效光电器件和生物化学传感器的开发。

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唐本忠教授指出,AIE技术已经为我国一些行业的痛点提供了有效的解决路径。如光电功能转化材料及器件的原料、元件进口问题,细菌/真菌诊疗材料的低效问题,智能传感材料的灵敏度问题,唐本忠教授指出目前AIE技术以其高精度,高选择性,高效率,低成本等特点,能够有效解决这些难题。

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唐本忠教授介绍到,目前我国已经成立聚集诱导发光高等研究院,致力于从“中国制造”,通过对于科学技术的转化研究,最终达到“中国创造”的目标,让AIE的成果为中国未来的发展提供强大助力。目前AIE高等研究院在解决荧光染料“卡脖子”问题,破解国外技术垄断,改进传统发光材料等方面都做出了卓越的成果,其研究成果也为包括医疗、光学、通信、生物化学等各个领域和行业提供了有力的支撑。

 

在提问和交流环节中,学员们就聚集诱导发光技术对于医学研究的帮助和未来的发展方向与唐本忠教授进行了深入的探讨,唐本忠教授认为目前这种技术在医疗上的应用是有安全保障的,也能够帮助改进一些医疗设备和诊疗技术,同时未来更多样化的应用需要行业和学界继续努力进行更深入的研究。

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