人类通过运用独有的思维、模拟和设计能力, 在实现已知材料独特的功能集合, 扩展其应用范围的同时, 更为重要地创造出自然界不存在的新物质与新材料, 进而开辟全新的科学与技术领域. 目前, 针对电致发光、化学传感和生物技术等领域对发光材料所提出的越来越高的要求, 科技人员已经研发出各种结构与功能的发光材料. 然而, 许多常见的发光基元只在稀溶液中呈现良好的发光性能, 一旦聚集则发光微弱甚至不发光, 这一现象被命名为聚集导致荧光猝灭(Aggregation-causedQuenching, ACQ). 这一效应直接使得许多被实验室在溶液态证明的优异发光材料无法用于实际应用.

ACQ现象最早由 Förster 等人在 20 世纪中叶报道, 他们发现苝的荧光强度随溶液浓度增加而减弱, 并且许多芳香化合物都存在这一现象^[1]. 现在普遍认为 ACQ 产生的原因是因为在浓溶液中或固体状态下, 生色团分子间π-π相互作用导致聚集体形成, 而聚集体激发态常常通过非辐射跃迁途径衰减, 使得材料发光减弱甚至不发光. 这一由聚集浓度导致的荧光猝灭效应在 1970 年被 Birks 作为一种“在大部分芳烃及其衍生物中很常见”的现象写入他的经典著作 Photophysics of AromaticMolecules 中^[2]. 为此人们常采用化学、物理或工程的方法或途径降低ACQ的影响. 然而, 结果并不十分理想. 在多种情况下, 分子聚集只是部分或暂时被抑制. 在固态下发光分子聚集是自然过程, 因此这些方法都不能根本解决 ACQ 问题.

如果能开发一个分子越聚集发光越强的体系, 将会使研究工作变得轻松, 因为不须做艰苦的工作去阻止生色团的聚集这一自然过程. 为此, 要从改变聚集态结构上来消除 ACQ 现象就必须改变思维方式. 2001 年, 香港科技大学唐本忠发现与 ACQ 完全相反的发光现象, 他们观测到六苯基噻咯及其衍生物在稀溶液中几乎不发光, 但当加入大量水后则发射强烈的荧光. 由于水是噻咯的非溶剂, 水的加入必然导致其分子聚集, 为此唐本忠在国际上首次提出了具有我国自主知识产权的“聚集诱导发光(Aggregated-InducedEmission,AIE)”概念, 并开创了一个由中国人引领的新兴研究领域^[3~5].

由于 AIE所具有的独特性能与潜在应用前景, 自 2001年被报道之后, 就引起了国内外许多课题组的关注,并在新型 AIE 化合物的分子设计与化学合成、结构调控与形态构筑、模型建立与机理阐释等方面开展了相关研究, 取得了诸多研究进展.为了反映该领域最新研究动态, 《中国科学:化学》邀请了国内外部分从事相关领域工作的科研人员共同完成了“聚集诱导发光”专辑. 其中英文专辑“Special TopicAggregated-Induced Emission”^[6]发表在 Science China Chemistry2013年第 9 期, 包括 4 篇快报, 10 篇研究论文, 内容涉及新 AIE 结构的设计、AIE 机理的探讨及 AIE 在光电功能与器件和生物检测中的应用等.中文“聚集诱导发光”专题包括 4 篇评述文章, 侧重介绍了近年来有关 AIE 结构设计、理论计算、压致变色、光电功能与器件应用等方面的研究进展.

希望借此专辑能够得到读者的反馈, 并共同推动我国在 AIE 领域的创新性研究.

1 Förster Th,Kasper K. Ein konzentrationsumschlag der fluoreszenz. Z Phys Chem, (Munich),1954, 1: 275–277

2 Birks JB.Photophysics of Aromatic Molecules, Wiley, London, 1970

3 Luo JD, Xie ZL,Lam JWY, Cheng L, Chen HY, Qiu CF, Kwok HS, Zhan XW, Liu YQ, Zhu DB, Tang BZ.Aggregation-induced emission of 1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole. ChemCommun, 2001, 1740– 1741

4 Hong YN, LamJWY, Tang BZ. Aggregation-induced emission: Phenomenon, mechanism and applications.Chem Commun, 2009,4332–4353

5 Hong YN, LamJWY, Tang BZ. Aggregation-induced emission. Chem Soc Rev, 2011, 40: 5361–5388

6 Dong YP, TangBZ. Preface: Aggregation-induced emission. Sci China Chem, 2013, 56: 1171–1172

专辑网址：

英文：http://chem.scichina.com:8081/sciB/EN/volumn/volumn_6723.shtml

中文：http://chem.scichina.com:8081/sciB/CN/volumn/volumn_6723.shtml