唐本忠院士：纳米光学革命正在来临

tianma

近年来，纳米发光材料的科学研究和技术应用越来越受重视。纳米发光材料兴起于量子点。量子点是一种无机纳米材料，它的发光颜色可简单地通过改变其尺寸而进行调控。量子点越大，发光颜色越红移。但量子点毒性大、种类有限，常需用紫外光激发。随着纳米技术的发展，上转换点登场。用长波（如近红外光）激发，上转换点可在短波处发光，如此可避免紫外光激发所产生的生物毒性。但上转换点多为稀土金属材料，稀少而昂贵。

与无机材料相比较，有机纳米发光材料具有种类多、加工易、毒性小等优势。聚合物点（polymer dots）就是一种有机纳米发光材料。塑料就是一种聚合物，如果塑料可以发光，人们将不会再为手机显示屏摔破而心痛。但聚合物点和其它有机发光材料一样，常呈现聚集导致发光淬灭效应，即在单分子态发光，在聚集态发光减弱甚至不发光。本世纪初，我国科学家发现了一种与聚集导致发光淬灭完全相反的光物理体系：分子在希溶液中几乎不发光，而在聚集状闪闪发光。因发光由聚集而引起，这种发光过程被称为聚集诱导发光（简称“AIE”）。AIE纳米粒子简称为AIE点，具有很多显著优势，如种类多、可设计性强、加工性能好、生物相容性高、可用于大面积柔性显示屏制备等。

目前，全人类在能源、环境和健康等领域面临巨大挑战，高效纳米发光材料有助于解决这些挑战所带来的问题。在能源方面，面对能源匮乏，各国都在寻找节能材料。用AIE材料制备的有机发光二极管的外量子效率可高达20%，远高于“传统”有机发光二极管器件的效率（最高约5%）。高效率带来低能耗，用AIE材料制备的有机发光二极管器件因而有着光明的应用前景。在环境保护领域，尤其是水污染监测治理方面，AIE亦有用武之地。利用水溶性AIE材料，可轻易地将痕量污染物（汞、镉、氰化物等）特异性地“揪出示众”。在健康领域，AIE探针可高效识别癌细胞或恶性肿瘤，帮助医生准确地切除肿瘤组织。

中国科学家将在这场纳米光学革命中大展拳脚。为了在这场竞争中拔得头筹，我们必须培养创新性人才、从事引领性研究。年轻科学家必须知晓化学、物理、数学、药学、光电、信息、计算机、生命科学、生物工程等多学科知识，了解交叉学科领域的新进展，在掌握基础知识的基础上，学会批判性思维，注重创新性研究。

在纳米光学研究领域，中国科学家起初是跟着别人跑，而现在我国的研究水平与国际基本持平，在某些领域甚至已经处于“领跑”地位。我国有着无比广阔的舞台，无比强大的前进动力，科学研究发展迅猛，进展惊人。随着纳米光学革命的发展，我国科技水平将量子跳跃式上升，为经济发展和社会进步做出巨大贡献。