从0到1中国有机发光珍珠“赶超”

原标题：0比1，中国有机发光珍珠“超越”

十年磨刀霍霍

从0到1，中国有机发光珍珠“赶超”

有机发光珍珠由中国科研团队IAM发现并设计的有机超长余辉材料制成。本版照片：安中福/摄影用

对绝大多数人来说，《夜明珠》是一个神秘的宝藏，只存在于古装电影和电视剧中。当它出现时，旁观者一定很惊讶。但是科学并没有停留在旁观者身上，而是致力于揭开神秘的面纱。这种在黑暗中能发光的圆形球体，被科学家描述为“一种特殊类型的光存储材料，即使在激发光源被移除后也能继续发光”，学名为“长余辉材料”。

科学家们也对这种材料进行了仔细分类：出现在古装电影和电视剧中的发光珍珠属于天然无机长余辉材料，也叫无机发光珍珠；1866年，人类发明了能够合成这种材料的技术，然后出现了无机长余辉材料的合成。2010年，一个中国科研团队发现并设计了一种有机超长余辉材料。从那以后，世界上又出现了一种发光珍珠——。

“2010年，我们是世界上唯一一个研究有机长余辉材料的团队。这是一个惊喜，我不知道是否要这样做。”当时，正在南京邮电大学攻读博士学位的安中富非常苦恼。他的导师黄敦促深入研究。到目前为止，他们开辟的科学研究方向越来越广。不久前，黄伟的团队在世界顶级期刊上发表了第五篇关于有机发光珍珠的国际一级论文。

但更令人兴奋的是，过去“不受欢迎”的东西现在变得“受欢迎”。据报道，目前，全球已有150多个团队加入了这一研究领域。同时，在过去的10年里，中国学者在有机长余辉材料方面的研发实力一直处于世界“领先”地位。

如今，黄伟是中国科学院院士、西北工业大学常务副校长。他把中国在有机发光珍珠领域的科学研究的最初发展道路描述为：赶超。

过去，我们更强调在弯道超车和换道。在国家的鼓励和支持下，我们必须为自己开创一条崭新的道路。这条崭新的路是什么？这是超越——的原始创新。

我们不妨仔细看看有机发光珍珠是如何在“路上超车”中冲出一道美丽的风景线的。

“颠覆教科书”的“反常”现象

目前在新加坡南洋理工大学工作的顾龙在2月下旬的杂志《自然通讯》中报道了一项与有机发光珍珠相关的前沿成果。他在南京工业大学攻读博士期间的导师安中富是通信作者。在电话中，古龙兴奋地对记者说，“我把成绩压在了安老师的肩膀上。”

事实上，安中富的肩膀也是一寸一寸抬高的。回到10年前，安仲甫是黄炜的博士生。一天晚上，小组里的其他学生已经一个接一个地离开实验室去食堂。安中福被一个合成新化合物的实验耽搁了，直到天黑才准备离开。“把紫外线关掉一会儿，为什么这个东西还开着？”安中富发现他新合成的化合物发出“闪光”，认为这是“不正常的”，于是跑去告诉黄先生。

黄炜来到实验室，安中富换上另一个光源来照亮新材料。移开光源后，“它亮了10秒以上”。”黄老师也很激动。我们以前从未见过这种现象！”安仲富回忆道。

这种情况之所以被称为“不正常”，是因为它与教科书上写的不一样。普通人所说的发光被称为有机材料的“荧光”或“磷光”。安仲富解释说，教材中说，有机材料通常很难观察到室温磷光，一般在低温下更容易实现。此外，在有机材料的科学实验中，当激发光源被去除后，它可以发出几十微秒的光(1微秒=0.000001秒，记为——)，这被称为“长时间”发光，并且可以被称为有机长余辉材料。然而，他们这次观察到的磷光超过10秒钟，所以他们把这种材料定义为“有机超长余辉材料”——，是“教科书水平的颠覆”。

在这个偶然的发现之后，黄炜决定向这个方向深入。但安仲甫心里有些打鼓，做原创创新的风险很大，不是被创造出来的或者被误导的，你想赌一把年轻的研究事业吗？或者找到一个更简单的方式提前毕业？“黄老师常说，学习就是要探索本质，要深入本质。”按照老师的建议，加上自己的探索愿望，安中富走上了“寻根”之路。

20世纪90年代初，黄炜从新加坡回到中国工作，并建立了IAM团队。他介绍说，团队逐渐形成了独特的“科学”团队文化：S代表科学怀疑主义，C代表好奇心，I代表勤奋，E代表奉献，N代表新奇，C代表自信，E代表道德。

“基础研究周期长，风险高。这需要坚持不懈地大力实施。长期以来，我一直鼓励学生和团队成员坚持原创。注意细节，不要一点一点地放过“异常”现象。一旦你确定了方向，你将坚定不移地前进。我们不追求热点，坚持自己的第一颗心，专心致志、精神饱满地从事科学研究。”黄伟表示，这是团队多年来保持长期发展的核心和动力。

在这张长椅上，他们独自坐了5年。

2010年磷光闪光后，时任南京邮电大学信息材料与纳米研究院院长的黄炜和他的学术助理陈教授共同指导了安中富等人的工作。通过理论探索、实验研究、国际合作等阶段，提出了有机超长余辉材料的设计原则，验证了设计思路的普适性。2015年，他们在顶级国际科学杂志《自然材料》上发表了有机发光珍珠的创新理论和实践成果。黄伟的团队也成为“世界上第一个报道有机超长余辉材料研究成果的中国研究团队”。

从“偶然发现”到“必然实现”

一般来说，发光材料可以应用于社会发展的各个领域。安仲甫举了一个例子。例如，在紧急情况下，当重要公共场所断电时，人工合成的无机长余辉材料安全标志仍然可以帮助人们疏散和疏散。然而，这种无机材料的制备条件和材料非常苛刻，难以大规模应用，而有机长余辉材料的制备简单、廉价且灵活。另一个例子，有机超长余辉材料也可以用作钞票、食品等的防伪标签。甚至用于加密信息传输。

当然，实现这些应用的前提是科学家能够发现有机超长余辉材料的“脾气”。在开辟了这一研究领域后，黄伟的团队进一步探索了这种材料的丰富特性，并在合理设计、性能控制和应用探索方面进行了研究。

2015年，安中富改变了身份，开始担任导师，在南京工业大学工作。古龙是他的第一个博士生。与当年安中富的心情不同，古龙从一开始进入这个领域就知道有机发光珍珠将在未来大放异彩。"那时，已经有一些国际队参与了这个领域."顾龙说道。与安中富的经历相似，古龙也继承了IAM团队文化，致力于“偶然发现”

“有一天，安老师说让我看看材料。他说材料是蓝色的，但我看到的是绿色的。”古龙回忆说，2015年的这一意外发现导致了彩色有机超长余辉材料的调控机制。到2019年，该团队实现了在单晶中从蓝光到绿光的彩色超长余辉发光的连续调节。换句话说，他们可以通过采用特定的和不同的激发方法，使由晶体材料制成的有机发光珍珠显示不同的余辉颜色。

然而，从“意外”到“必然”的旅程是非常艰难的，所以年轻的顾龙经常在心里暗暗地与安仲甫斗。“我们觉得自己做得很好，但老师仍然不满意，总是强迫我们再次改变。”古龙对实验室里那些惨烈的战斗记忆犹新。

"有一次我们拍了《夜明珠》的照片，我们已经拍了很多次了，但是安老师还是觉得不清楚，只好让我们再拍一次。"顾龙和他的同学再次来到实验室。由于调整相机需要半个多小时，刺激光源对有机发光珍珠的照射持续时间比平时长。这时，古龙发现了另一个奇怪的现象：“本来不应该再发光的夜明珠怎么又发光了？”

他们牢牢抓住了这一“偶然”事件，最终探索了通过调节刺激光源的照射持续时间来控制有机发光珍珠发光状态的机理，并设计了一种动态有机超长余辉材料。

基于动态有机超长余辉材料的研究结果，安中富和古龙制作了防伪标识测试图。他们用水溶性有机超长余辉材料在黑色背景板上书写，制作防伪图案。实验表明，当刺激光源照射1分钟后关闭时，背景板显示类似于阿拉伯数字“11”的标记；当刺激光源照射5分钟然后关闭时，显示类似字母“H”的标识；当刺激光源在照射10分钟后关闭时，它显示类似于阿拉伯数字“8”的符号.在本实验中，发光珍珠材料的发光和显色状态随照射时间的变化呈现6种不同的变化。

安中富认为，基于上述研究成果，有机超长余辉材料将很快具备进入市场的条件，而防伪商标可能成为最初的应用场景之一。

“在路上超车”使长凳变热了。

在取得自身成就的同时，安中富感觉到整个有机超长余辉材料领域的研究正变得“火热”。古龙表示，从2017年到2018年，这一领域的相关成果呈现“井喷”趋势。2019年，该研究方向被中国科学院科技战略咨询研究所和韩国公司评为“化学与材料科学十大热点前沿”。

“十年磨一剑”，黄炜、安仲甫、古龙等人终于“热身”了“板凳”。

黄伟表示，据不完全统计，目前有150多个国际研究团队在该领域开展相关研究工作，其中中国的研究团队超过50%。从科研成果水平来看，这一领域的世界级科研成果也主要来自中国团队，这表明中国在相关科研领域处于“领先地位”。其中，国内领先的研究团队来自香港科技大学、华东理工大学、中山大学、中国科技大学、武汉大学、天津大学、清华大学、上海交通大学、北京师范大学等机构。在国际上，来自日本、新加坡、英国和其他国家的球队也取得了良好的进展。

同时，黄伟的团队还在进一步拓展该领域的其他研究方向。2020年2月，第一作者顾龙在该杂志上发表的最新结果中，将该材料的原始晶体结构改变为聚合物结构。这意味着“夜明珠”已经成为一种灵活的材料。据通讯作者安中富介绍，未来它可以成为女孩的弧形手机屏幕、衣服甚至指甲油.

回顾“在路上超车”的历程，黄炜总结道：“我们所做的就是坚定不移地走中国特色的自主创新之路。首先，我们必须提前计划，找到新的方法，开拓新的领域。第二，我们必须抓住“牛鼻子”，多想想偶然现象，克服薄弱环节。第三，我们应该“不对称地”赶上对方，并在我们陷入困境的领域做出巨大努力。”

同时，黄炜提出“加快创新研究和成果转化，实现中国制造向中国创造的转变”，提高中国相关学科的原始创新和自主创新能力。

中国青年报、中国青年网记者张茜资料来源：中国青年报