专访唐本忠院士：聚集诱导发光材料如何点亮未来？
中国科学院院士唐本忠
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必须要有人去做一些超前的、现在看不到任何用途的“天马行空式”纯科学研究，勇闯科研“无人区”，从而实现从跟随模仿到原始创新的范式转型
创新不仅是渐进改良，更是开辟新天地。中国学生基础扎实，但容易将教科书内容视为绝对真理。我们要培养学生敢于挑战权威的勇气，在继承前人智慧的同时，勇于开拓新的认知疆域
文 |《瞭望》新闻周刊记者 钟焯
在物质世界中，发光现象如同一场神奇的魔术——物质将吸收的能量转化为绚丽的光辐射。不同于燃烧产生的“热”发光，许多物质能在特定激发模式下实现“冷”发光。从夏夜闪烁的萤火虫，到晚会舞动的荧光棒，再到显示屏中的有机发光二极管，发光材料早已融入人类生活。科学家们不断在分子层面探索发光奥秘，致力于创造更多性能优异的发光材料，为科技发展提供新的突破口。
2001年，中国科学家提出了一个具有里程碑意义的科学概念——聚集诱导发光（AIE）。经过全球科研工作者的共同努力，一个庞大的AIE新材料体系逐渐形成，实现了多学科交叉融合与高科技应用。2016年，AIE纳米粒子被列为支撑未来纳米光革命的四大纳米材料之一，这一由中国科学家原创的新材料体系，如今成为全球科研热点。
AIE研究的开拓者，中国科学院院士、香港中文大学（深圳）理工学院院长唐本忠近日荣获广东省科学技术奖突出贡献奖。他在接受《瞭望》新闻周刊专访时表示，AIE材料已在癌细胞追踪成像、微生物检测、农药残留检测、荧光防伪等领域实现多项产品落地。
“未来，我们将重点利用具有自主知识产权的AIE材料体系，解决我国在关键原材料和技术领域的‘卡脖子’问题。”唐本忠说。
发现全新发光机制
《瞭望》：如何通俗地理解聚集诱导发光？
唐本忠：传统发光材料存在一个普遍现象：单个分子在稀溶液中发光很强，但在高浓度或固态下形成聚集体后，发光会减弱甚至完全消失，这种现象被称为聚集淬灭发光（ACQ）。
2001年，我的学生告诉我，他制备的多芳环噻咯溶液在紫外灯照射下不发光，我清楚地记得这种物质在晶体状态下是发光的。为什么会出现这种差异？经过团队反复验证，我们发现这不是实验失误，而是一种与传统ACQ体系完全相反的发光现象——单个分子在稀溶液中不发光，但在形成聚集体后却能高效发光。这一发现促使我们提出了聚集诱导发光全新概念，开创了一个崭新研究领域。
随后，我们深入探究了AIE的工作机理。研究发现，AIE是一种普遍存在的发光现象：在分散状态下，AIE分子“活蹦乱跳”，能量通过分子运动耗散而不发光；而在聚集状态下，分子运动受限，能量只能通过发光释放。这就像一群人分散时各自自由活动，而聚集在一起时无法随意移动，只能通过“集体呐喊”（发光）来释放能量。
《瞭望》：AIE技术能为我们带来哪些实际应用？
唐本忠：AIE为多个领域开启了令人振奋的研究大门。在生物成像、疾病诊疗、化学传感、光电显示、环境监测等方面，AIE材料展现出巨大应用潜力。传统ACQ材料需要通过物理隔离、化学修饰等复杂方法来缓解聚集导致的荧光淬灭，而AIE材料则天然地解决了这一难题，具有显著应用优势。
例如传统发光材料在制成固体薄膜后常因分子聚集而导致发光减弱，而AIE分子越聚集发光越强，这使其成为有机发光二极管等光电器件的理想选择。
发光染料赋予我们“透视”的能力，使原本不可见的过程可视化。AIE材料可使检测更加灵敏准确：无论是身体病变、空气质量、水质污染，还是果蔬农药残留，都能通过“发光”直观呈现。
例如，在肿瘤细胞成像方面，传统染料在细胞内聚集后信号可能消失，而通过设计具有水溶性和肿瘤靶向性的AIE材料，可以实现在肿瘤部位特异性聚集发光，达到精准成像效果。我们还可以追踪药物在体内的动态过程：溶液态不发光的AIE药物在到达靶向位置聚集后发光；当肿瘤被清除后，药物重新溶解，发光消失。这种“不亮—亮—不亮”的变化过程，为精准医疗提供了有力工具。
跨越从实验室到市场的“死亡之谷”
《瞭望》：目前AIE材料已经实现了哪些产业化应用？
唐本忠：我们在广州黄埔科学城设立了聚集诱导发光高等研究院，专门推进AIE技术的产业化。目前，已形成六大转化方向：科研试剂（如活体荧光成像纳米试剂）、AIE微球、先进功能材料（如荧光防伪油墨）、光电器件、公共安全产品（如痕迹勘察粉末）和医疗诊断试剂盒。
我们研发的AIE融合仿生纳米抗菌模块已在中国空间站开展试验，通过结合物理抗菌和化学灭菌技术，为航天员健康保驾护航。在空间站这样的密闭环境中及早杀灭致病微生物至关重要。传统检测方法需要等待微生物繁殖到一定规模才能识别，而基于AIE的荧光技术可以实现实时定位监测，大大提高了检测效率。
《瞭望》：对推进AIE技术产业化有哪些建议？
唐本忠：首先，AIE研究有望催生众多新技术，建立全新的产业链。但从实验室到市场的转化过程充满挑战，存在“死亡之谷”，需要克服从实验室毫克级别到市场公斤级别标准化生产“量”的跨越。而量产需工程化解决方案，从科研指标到工程指标实现过程困难重重，需要在体制机制上容忍失败，不能仅以成果转化的成败作为单一衡量标准。应当建立更具包容性的科研评价体系，将转化过程中的技术积累、工艺突破、数据沉淀等纳入评价维度，让科研团队敢于投入长周期、高风险的转化研究。
其次，技术研发需要长期投入。我们团队从事AIE技术研发已经二十余年，开展产业化布局十余年，投入的经费数以亿计。但当前AIE产业仍处于发展初期，核心材料的稳定性提升、高端设备的自主可控等仍需持续投入攻关，建议对AIE这类具有战略意义的前沿技术领域给予持续稳定资金支持，如将更多AIE研究课题纳入国家重点研发计划、新材料重大专项，设立AIE专项中试基金，引导政府科创基金对AIE项目进行股权投资，搭建更多产融对接平台，吸引社会资本深度参与等。
再者，加强不同研发机构、科学研究与技术研发之间的协作。多年来，我们认识了许多不同专业背景的优秀科学家、工程师、临床医生，建立了良好的研究合作关系，使AIE的研究和产业转化得以向前推进。各研究机构应进一步建立高效协同机制，共同推动科技成果转化。例如，在供需对接方面，构建企业、医院等真实用户与科研机构间的“需求清单”平台，供高校院所立项参考；在协同推进创新应用方面，建立从科研验证—中试放大—示范应用—规模推广的一体化机制和时间表，形成可工程化的技术指标，如明确要达到什么样的良率、成本、寿命、稳定性等指标，并着力解决实验室成果放大和工程化能力不足的问题。
AIE 荧光微球产品 受访者供图
深化有益于成果产出的科研生态建设
《瞭望》：推动科技创新、成果转化，你有什么建议？
唐本忠：加强原始创新、创造新科学过程中，一方面要优化科技创新内涵，往更高端走、往无人区闯；另一方面制定科学技术重大决策时要鼓励科学家参与，进而构建一个能有效将科学成果转化为现实生产力的生态系统。
首先，加深AIE基础研究，探索科学原理机制。例如围绕AIE现象的本质机理、聚集诱导发光分子的设计与合成、AIE材料的性能调控等方向，构建全新的发光理论与技术体系。
其次，加强产学研融合，推动AIE等原创成果走向应用。例如探索将AIE光敏剂用于光动力治疗/光热治疗；研制AIE活性高分子与聚合物材料，用于防伪、信息存储、应力/形变感应；研究利用AIE分子在不同聚集态、晶型或堆积方式下发射光谱变化的特点，形成压力、温度、酸碱等不同刺激致颜色或亮度变化的新材料等。发挥新型举国体制的优势，在粤港澳大湾区等国际科创中心超前布局，放大AIE等原创前沿研究在全球的领先优势，以点带面在生物医药等领域形成一批原创科研成果的示范应用，打造原创应用策源地。
再者，引导建设一系列自主创新平台，提升我国的创新自信与全球影响力。比如，鼓励科学家在国际学术舞台掌握话语权，创办高水平国际期刊，建设我国主导的科学数据库，引导成立我国科学家主导的国际组织。在科学期刊建设方面，我们2020年创办的《聚集体》（Aggregate）已经形成了较好的口碑，收到了包括诺贝尔化学奖得主在内的来自49个国家和地区的作者投稿，2024年发文量超200篇，成果在多个关联领域均获得高度认可，打破了单一学科的局限，体现出跨学科的创新价值与广泛学术辐射力；2025年影响因子（IF）为13.7，表明刊发成果已处于全球同类研究的前列，具有极强的学术关注度和引用价值，能够为相关领域的后续探索提供重要参考。自主建设的高水平科学期刊，能让中国科学家的优秀成果更有机会在全球迅速传播，进而提升我国科学家在国际舞台的可见度和影响力。
《瞭望》：在人才培养方面你有哪些建议？
唐本忠：我们推进成果转化，不仅为产出高端产品，更为培养一批具有创新能力的技术人才，为国家发展提供智力支持。人才培养可以从两方面入手：
一是跨学科融合。当今科学突破往往来自学科交叉，比如一些医学重大发现就出自物理或化学背景的研究者。我们团队学生学科背景多元，我常鼓励他们既要深耕专业，又要拓展视野。鼓励不同背景的学生互相学习、合作，对某一个议题共同探讨，通过不同视角提出解决思路。
二是培养批判性思维。创新不仅是渐进改良，更是开辟新天地。中国学生基础扎实，但容易将教科书内容视为绝对真理。科学史上许多突破恰恰源于对权威的质疑。我们要培养学生敢于挑战权威的勇气，在继承前人智慧的同时，勇于开拓新的认知疆域。■
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