聚集诱导发光20周年综述：聚集诱导发光从分子科学到聚集态科学

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以分子为核心的分子科学的研究思想支配了功能材料的研究和发展。在分子科学指导思想的引领下，如何科学合理的去设计分子的结构并进行系统的结构-性质关系成为功能材料领域研究的核心部分，对功能材料研究的发展产生了至关重要的贡献。然而，越来越多得研究表明，聚集态下材料功能的实现并非单独靠分子设计就能完成。在分子层次以上的介观尺度甚至更高尺度下的材料或分子聚集体可能会表现出和分子本身不同的性质，甚至表现出分子完全不具备的性质和性能。例如，传统平面型的发光分子在稀溶液单分子状态下往往表现出很强的荧光，但是聚集之后其发光却减弱甚至消失。这种现象被成为浓度淬灭效应或者聚集导致淬灭。更有意思的是还有一类发光分子，它的溶液单分子状态完全不发光，但是一旦聚集之后却可以发出强烈的荧光，这种特殊的发光现象被成为聚集诱导发光（aggregation-induced emission, AIE）。然而，虽然分子的性质与材料性能不一致的情况在功能材料的研究中时有发现，但是并没有得到足够的重视和解读。因此，关注介观层次以上材料或分子聚集体的性质并对其进行深入研究不但涉及到许多尚未探索和挖掘的科学问题，而且关乎着材料在固态下真正的使用，具有重要的科学和应用研究意义。

代表性的AIE化合物以及AIE的机制示意图

近日，香港科技大学唐本忠教授团队在Angew. Chem. Int. Ed.上发表了题为Aggregation-Induced Emission: New Vistas at Aggregate Level的综述文章，首次从分子科学和聚集态科学的角度综述了AIE领域及其分支研究方向的研究进展，重点介绍了聚集前后分子相关性质的变化以及分子聚集体所赋予分子材料新的功能和特点。

所列举的AIE及其的分支方向包括：结晶诱导发光（crystallization-induced emission, CIE）； 有机室温磷光（room temperature phosphorescence，RTP)；聚集诱导的延迟荧光（aggregation-induced delayed fluorescence，AIDF)；反卡莎发光（anti-Kasha transition，AKT）；簇发光（clusterization-triggered emission，CTE)；空间共轭相互作用（through space interaction ，TSI)；力致发光（mechanoluminescence，ML)；圆偏振发光（circularly polarized luminescence，CPL)；聚集诱导产生活性氧物种（aggregation-induced generation of reactive oxygen species，AIG-ROS)；光热和光声效应（photothermal/photoacoustic，PT/PA)；固态分子运动（solid-state molecular motion，SSMM)。此外,在支持信息里边他们还介绍了一些AIE研究领域新发展起来的研究方向包括：生物基AIE发光体; X-射线激发的AIE发光体以及生物偶联型AIE材料。其中一些研究方向，例如力致发光和聚集诱导的非手性向手性的转变，由于其只能在固态下实现，所以传统的分子光物理学或溶液光物理的研究方法根本无法对其进行研究，显示了聚集态科学研究方法论的重要性。此外，某些聚集态下的新功能的发现，比如聚集诱导的高激发态发光以及聚集诱导的活性氧产生等也为新型光功能材料的发展提供了新的思路。该综述首次将AIE的概念拓展至聚集态科学的范畴，不但为未来AIE研究领域的发展提出了指导思想，也为研究聚集态科学以及发展新的聚集态功能材料提供了新的视角。

该论文第一作者为香港科技大学的赵征博士和张浩可博士，通讯作者为唐本忠院士。该论文也得到了香港科技大学Jacky W. Y. Lam教授的建议和帮助。

Aggregation-Induced Emission: New Vistas at Aggregate Level．Zheng Zhao,† Haoke Zhang,† Jacky W. Y. Lam, and Ben Zhong Tang*. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI: 10.1002/anie.201916729. 

https://doi.org/10.1002/anie.201916729

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