科研速递 | 理工学院唐本忠院士和赵征教授在化学顶级期刊Angewandte Chemie再次发表文章

理工学院唐本忠院士和赵征教授在化学顶级期刊《Angewandte Chemie》发表题为“Molecular Motion and Nonradiative Decay: Towards Efficient Photothermal and Photoacoustic Systems”的文章，这是唐本忠院士团队一个月内连续两次在化学类顶刊上发表重要工作。

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《Angewandte Chemie International Edition》期刊介绍

Angewandte Chemie International Edition是1962年John Wiley and Sons Ltd出版的期刊，刊期为Weekly，刊载方向为化学-化学综合。它是国际化学领域最具影响力的刊物之一，2021年的影响因子为15.336，Top期刊，中科院JCR 1区。

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背景介绍

众所周知，分子吸收特定波长的光后会进入激发态，由于处于高能激发态的分子不稳定，总会通过辐射跃迁或者非辐射跃迁的失活过程返回基态。对于辐射跃迁过程，电子的运动发挥了主导作用。而核的运动，也就是分子运动，在非辐射跃迁过程中扮演了重要角色。早在1939年， Gilbert N. Lewis （41次获得诺贝尔奖提名的著名化学家）和Melvin Calvin (卡尔文循环的发现者，1961年诺贝尔奖获得者）在一篇综述文章中明确提及卤素原子、硝基、苯环等取代基团的分子运动能促进非辐射跃迁过程 （loose bolt effect），进而猝灭荧光发射 （Chem. Rev., 1939, 25, 273-328）。但是，长久以来，人们往往是利用辐射跃迁过程开发高效发光材料，却鲜有关注非辐射跃迁过程甚至调控分子运动以积极利用这个过程。事实上，在我们自然界中就有很多生动的例子表明非辐射跃迁过程的应用价值，比如视黄醛的分子异构化能够将光能转化为化学能进而参与眼睛的视觉感知，DNA碱基的分子运动可以通过极快的内转换机制将光能转化为热能从而避免发生光化学反应进而保护遗传信息的完整性。

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综述内容

近些年来，人们逐渐意识到了非辐射跃迁过程的重要应用价值。特别是聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）现象和内在机理的研究, 使得人们重新意识到分子运动在促进非辐射跃迁过程中的重要性。通过借鉴含有诸多分子运动基元的AIE材料的设计理念，2019年唐本忠院士和赵征教授等人提出了“分子内运动诱导光热转化” （intramolecular motion-induced photothermy, iMIPT）的概念以获得性能优异的光热/光声材料 （Nat. Commun., 2019, 10, 768. ESI高被引论文)。自此，调控分子运动以制备高效的光热/光声材料成为聚集体科学研究领域的重要分支，使得早已在发光领域中硕果累累的AIE分子成为真正能够“发光发热”的明星材料。有鉴于AIE概念的又一次重要实践，香港中文大学(深圳)的唐本忠教授和赵征教授近日发表重要综述，详细阐明了分子运动促进非辐射跃迁过程（molecular motion-facilitated nonradiative decay, MMFND）的工作机理，引入分子运动基元构建光热材料的分子设计策略，以及所获得的光热转化材料在光热治疗、海水淡化、光声成像等领域的应用。最后，文章从单分子和聚集体水平展望了这类材料的未来发展方向，进一步强调了通过调控分子运动以积极利用非辐射跃迁过程进而开发先进光控材料的重要意义。

图1.分子运动与发光材料的设计。

图2.自然界中利用分子运动进行能量转化的例子。

图3.利用分子运动设计光热材料的典型案例。

图4.具有MMFND性质的光热材料的应用。

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作者简介

香港中文大学（深圳）唐本忠院士和赵征教授为本文通讯作者。第一作者为徐昌活博士。

唐本忠，香港中文大学（深圳）理工学院院长，校长学勤讲座教授，博士生导师,中国科学院院士、发展中国家科学院院士、亚太材料科学院院士、国际生物材料科学与工程学会联合会会士、英国皇家化学会会士、中国化学会会士。现任德国Wiley出版社发行的Aggregate(《聚集体》)杂志主编，以及20多家国际科学杂志顾问、编委或客座编辑等。在国内外顶尖杂志上已发表学术论文1700多篇，总引超128000次，h影响因子为160。曾先后获得多项荣誉及奖励，于2002年获得由国家自然科学基金授予的“杰出青年学者”（B类，海外华裔科学家）称号，2007年获国家自然科学二等奖、Croucher基金会高级研究员奖、中国化学会王葆仁奖和Elsevier杂志社冯新德奖，2012获Science China Chemistry杰出贡献奖、美国化学学会高分子材料部：科学与工程分会Macro2012讲座奖等，2014年获伊朗国家科技部科学技术研究组织颁发的Khwarizmi国际奖和2015年获广州市荣誉市民。连续2014-2021年当选全球材料和化学领域“高被引科学家”。荣获2017年度何梁何利基金科学与技术进步奖，以第一项目完成人身份凭“聚集诱导发光”项目获得2017年度国家自然科学一等奖，并获得科技盛典-CCTV2018年度科技创新人物。2021年第七届Nano Today Conference中荣获Nano Today Award奖项，以表彰其在纳米结构材料领域的开创性研究，值得注意的是首位中国科学家获此荣誉。

赵征，香港中文大学（深圳）理工学院助理教授，博导，校长青年学者。赵征教授于中国科学院上海有机化学研究所取得博士学位，后赴香港科技大学化学系进行博士后研究，2021年加入香港中文大学（深圳）理工学院担任助理教授开展研究工作。近年来围绕激发态的分子运动调控，对 AIE 分子的发光机理、构-效关系以及功能性以及应用探索等进行了系统深入的研究，在提高 AIE 分子的电荷传输和发光效率、发展固态分子运动调控的策略、揭示激发态分子运动的本质等方面取得了一系列创新性的研究成果。已在Nat. Commun、Angew. Chem. Int. Ed.、Matter、ACS Nano.、Adv. Mater、Adv. Funct. Mater.、Nat. Sci. Rev、Mater. Today、Chem. Sci.等国际顶级期刊发表论文80余篇，论文总计被引用4600余次，H-index为39。目前兼任科学出版社聚集诱导发光系列丛书编委，National Science Review杂志编委，Aggregate杂志顾问编委，Chinese Chemical Letters青年编委，National Science Review杂志客座编辑，Biomaterials杂志客座编辑。

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