2020年春节后，新冠肺炎疫情让众多科研人员难返实验室。3月10日，身在香港的中国科学院院士、香港科技大学教授唐本忠与内地的同事和合作者仍保持着在线沟通。最近，他领衔的国家自然科学基金基础科学中心项目‘分子聚集发光’，正在开拓新的‘处女地’——从聚集诱导发光研究出发建立介观科学大平台。20年前，唐本忠带领团队在国际上率先提出聚集诱导发光新概念。
这项中国人改写光物理课本的发现，在国际上开辟了一个具有原创性和引领性的科学研究新领域。2018年初，唐本忠获得2017年度国家自然科学奖一等奖。
和‘反常’杠到底此前的光物理教科书，提到这样一种现象：发光分子在稀溶液里可高效发光，但在浓溶液中或聚集状态下，其发光减弱甚至完全消失。科学家将其称之为‘聚集猝灭发光’效应。这种效应让发光领域的研究者大为挠头，因为它很大程度上限制了发光材料的应用范围。
也正是因为这种效应，传统有机发光材料做成的固态有机发光二极管（OLED）手机或电脑屏幕发光效率相当低，耗电量却相当高，成为制约相关行业发展的瓶颈。当时，该领域的技术人员和科研人员相信，不断发展性能优异的先进材料，是突破产业瓶颈的重要策略。科学家采用的常规方法从降低发光材料的浓度入手，防止‘聚集猝灭发光’效应发生。他们将发光材料掺杂到基质中，以降低浓度、减弱其聚集程度。
但是，随着使用时间延长，掺杂分子会从混合物中分离，导致发光性能下降。其他的方法，也各有各的问题。
转折发生在2001年。一天，长期从事有机高分子材料及其光电功能应用研究的唐本忠课题组里，一名学生像往常一样做实验。样品点在薄层色谱板上，在紫外灯照射下却没有像预计的那样观察到明显的荧光。而过了一段时间之后，样品‘湿点’中的溶剂挥发变成了‘干点’，再放在紫外灯下竟然发出了十分明亮的荧光。
没人能想到，这个现象即将推开发光材料领域一扇全新的大门。‘当时发光材料是全世界的研究热点。实际上以前就有人观察到这种‘反常现象’，但是不知道为什么没有引起人们的注意。’回忆往事，唐本忠告诉《中国科学报》。为了和这个反常现象‘杠’到底，唐本忠团队投入大量时间和精力研究其原理。最终，他们证实，这是因为像平板一样容易聚集的分子变成了类似螺旋桨一样的结构，原先分子的属性发生了改变。
变身后的分子‘性情大变’，越聚集，越发光。尤其在聚集状态或固态下发光效果更强，导致消耗的能量大为减少。唐本忠将这种发光现象命名为聚集诱导发光，英文简称AIE。‘原创科研就像刨一口井，越往下刨泉眼越多。’至此，研究人员‘脑洞’大开，打开发光材料领域的‘新世界大门’，一系列先进功能材料接踵而至。
‘渐进诱导革命’如今，距离唐本忠提出AIE概念已走过20年的漫漫长路。
截至目前，全世界已经有80多个国家和地区超过1500家研究单位的科学家进入这一领域。中国科学家开发了各种不同的AIE分子模型及化合物，在众多应用领域中取得了重大突破，组成了具有中国原创性和自主知识产权的新材料与新技术体系，并持续领跑该领域研究。有机高分子发光材料取得颠覆性的创新，源自AIE这个全新概念的提出。
正如唐本忠在《概念创新是科学探索的圣杯》一文中指出，科学追求的最高境界是推翻‘常识’，科学界对‘革命性创新工作’的‘非友善态度’必须改变。‘比如过去的‘聚集猝灭发光’范式就像一个魔咒，框住了大家的思想，让很多研究者在寻找新型发光材料时不断碰壁。不是没发现，而是因为他们怀疑自己是错的，不敢提出来，或认为不值得报道和深入研究。’唐本忠告诉记者。
在他看来，科学研究某种意义上就是‘标新立异’，即突破既有的一些条条框框。不过，这种突破不是一蹴而就的，而是一场‘渐进诱导革命’。俄国科学家门捷列夫提出元素周期表的故事给研究人员极大启发。事实上，今天被人们熟知的元素周期表并非由门捷列夫凭空创造。在门捷列夫之前，法国化学家拉瓦锡首次将元素定义为基本物质，道尔顿随后接力，创立了新的原子理论。紧接着是阿佛加德罗的分子假说，在物质和原子之间引入新的维度。
在总结前人观点的基础上，门捷列夫按照原子量将元素从轻到重编排成表，发现元素性质随原子量发生周期性变化的规律。他在周期表上给暂未发现的元素留下空白，留给后人进一步填充。‘原始创新并非是让你去做一个前无古人的工作。石头里蹦不出孙猴子，进化与革命是一对孪生兄弟，常见的情况是从看似平常的现象和渐进的研究中提炼新问题和寻找新突破，这就是为什么人们说‘研究就是见人皆所见，思人所未思’。’唐本忠说。
让产业技术‘反哺’基础研究近年来，已在香港科技大学供职20多年的唐本忠，同时担任华南理工大学—香港科技大学联合研究院院长，努力推动香港和内地的科研交流与融合，也在基础研究与技术创新两个方面同时发力。多年来的两地频繁奔波，使唐本忠深谙两地科研的长处，相信吸取双方的优势，能够产生更多的原创。2017年，唐本忠领衔的国家自然科学基金基础科学中心项目‘分子聚集发光’在华南理工大学落地。
作为国家自然科学基金资助力度最大的一类项目，基础科学中心旨在瞄准国际科学前沿，持续10年资助经费有望达到4亿元。‘国家对科学中心的强力支持是为了鼓励科学家心无旁骛地创新。’他介绍，中心正从AIE研究向建立介观科学大平台方面努力。20年前，为了解释AIE现象，研究人员经过实验验证和理论模拟，提出了‘分子内运动受限’（RIM）的机理模型。
在不断认识、理解这一机理的基础上，如今，他们扩展视野，将注意力从单个分子的微观层面提升到分子聚集的介观层面。‘介观世界有无限的空间。’唐本忠强调，研究人员正试图在介观这片‘处女地’上开疆辟土，汇聚基础科学研究的合力，力促两地在工程技术上创新，将科研论文变成‘触手可及’的产品。AIE已经显示出巨大的应用潜力。
例如，独特的点亮型AIE荧光材料不仅可制成超薄耐摔的柔性显示屏，还可用于细胞成像、肿瘤甄别、生物过程跟踪和成像指导治疗等。‘AIE荧光探针可以把癌细胞和正常细胞分开，直接用于细胞的光激活荧光成像，并可同时产生活性氧杀死肿瘤组织。它既可以做诊断，也可以做治疗，还可追踪癌细胞的扩散路径。’唐本忠介绍说。
2018年7月，在有关广州经济发展的一场协商座谈会上，唐本忠在报告中系统介绍了AIE在基础科研领域取得的成果和在产业转化方面的潜力。随后，唐本忠团队受邀，计划在广州实现AIE产业化。由广州市科技局、广州市开发区及华南理工大学三方共建的‘广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院’正在着手筹建。‘我们希望把这个研究院作为基础研究和技术创新的平台，打造成中国的‘贝尔实验室’。’唐本忠期待。
科学技术蓬勃发展的今天，应当看到，基础研究与技术创新不总是线性的上下游关系。很多时候，基础研究催生技术创新，技术创新过程又能够凝练出新的科学问题，反过来促进基础研究，形成‘反哺’关系。最终的结果是，二者相辅相成，形成螺旋式上升的认知水平和生产力，这正是贝尔实验室百年来的成功之道。在唐本忠的心中，这幅宏伟的蓝图正在展开。