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TUhjnbcbe - 2021/7/15 17:56:00
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聚集诱导发光是指一类溶液中不发光或者发光微弱的分子聚集后发光显著增强的现象。本文从背景、发现、机理、应用和潜在社会价值的角度,简单介绍了聚集诱导发光近十六年的发展历程,旨在让更多科研爱好者了解聚集诱导发光效应和推动聚集诱导发光研究。

作者:唐本忠王鑫王志明秦安*

光,作为生存不可或缺的重要条件,不但让万物感受到温暖和日夜的更替,学会作息与繁育,更是促进人类进化和文明发展的最大动力。在与生俱来的好奇心与执着性格的驱使下,人们不止于只享受自然的恩赐,而是要随时随地获取理想的光,并控制光的行为与功用——光的科学,就这样诞生了。

光的科学和荧光的发展

从先秦墨子对光学的最初记载,到现代物理学中的量子力学和狭义相对论,每个时代人们都没有停止对光的追逐。无论是懵懵懂懂的古之先贤,还是孜孜不倦的当代科研工作者,在浩瀚的光学知识海洋前,都还是初学者,永远在探索的路上。

为了更好地研究光,首先要解决如何获取稳定可控光源的问题。目前,人们获取光源的方式主要有三种:第一,生物型光源,以萤火虫、水母等为代表,她们利用自身内部的物理或化学变化过程,将生物能转换为光能。第二,热致型光源,以太阳和篝火为主,主要是利用燃烧等过程产生的热量,将热能转换为光能,这是千百年来人类获取光的最主要方式。第三,激发型光源,多以光、电为能量输入形式,将发光体分子提升至高能量态(激发态),在分子焓熵(enthalpy-entropy)势能趋低的作用下,将富集的能量释放,从而实现到光能的转化。虽然激发型光源在一定程度上与前两者存在交叠,目前其应用之广、品种之多,已逐渐成为人们生产、生活中获取光的重要途径,例如有机发光二极管(organiclightemittingdiode,OLED)等。事实上,这个获取光的过程之一是基于荧光。

关于荧光的最早记载可以追溯到16世纪的肾木(lignumnephriticum)溶液发光,玻意耳(R.Boyle)和牛顿(I.Newton)等在17世纪再次观察到荧光现象并给予更详细的描述。然而,关于荧光现象的解释却要等到19世纪。年,斯托克斯(G.Stokes)在考察奎宁和叶绿素的发光时发现,在短波长光的照射下,有些物质能放射出比照射光(激发光)波长更长的光,并证实这些物质在吸收光能后重新发射不同波长的光,这一现象是光发射而不是光漫射。基于此类发光源于萤石(fluorite),他提出荧光(fluorescence,又译萤光)这一术语。斯托克斯还对荧光强度与浓度的关系进行了研究,描述了荧光猝灭现象。

固态有机荧光利用的桎梏

▲荧光照片以荧光素为代表的ACQ型分子和以六苯基取代噻咯为代表的AIE型分子在不同比例的THF/H2O混合溶液中的荧光照片比较。

相对于成熟的无机发光材料,有机发光材料的应用研究尚处在攻关阶段,但是其分子结构设计修饰的灵活性和材料功能的可调谐及预计性逐步被业界认可,已成为材料学、化学、物理学和电子学等领域共同

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