中國科學(xué)家引領(lǐng)，國外學(xué)者競相跟進(jìn)！這一科研領(lǐng)域已成全球熱門前沿
2023-02-16 15:18:10
作者：科學(xué)網(wǎng) 來源：科學(xué)網(wǎng)
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聚集誘導(dǎo)發(fā)光（aggregation-induced emission, AIE）是一個由中國科學(xué)院院士唐本忠教授于2001年提出的新科學(xué)概念。具有AIE效應(yīng)的材料，在分散態(tài)下發(fā)光微弱甚至不發(fā)光，聚集后發(fā)光顯著增強(qiáng)，呈現(xiàn)出顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的光物理現(xiàn)象。AIE是我國科學(xué)家開拓的一個新領(lǐng)域，已經(jīng)成為了化學(xué)、材料等領(lǐng)域的一個研究熱點。為了系統(tǒng)地展示AIE科研領(lǐng)域的發(fā)展歷程及最新研究動態(tài)，建立全面客觀的AIE知識庫，推動以AIE為技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展，國際權(quán)威科學(xué)出版社愛思唯爾（Elsevier）最近推出了《聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）2001–2021科研發(fā)展與影響力報告》（以下簡稱《AIE報告》）。愛思唯爾是一家國際馳名的信息和解析公司，是世界上科學(xué)、技術(shù)和醫(yī)學(xué)信息的主要提供者之一。愛思唯爾科研分析團(tuán)隊借助其大型文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，梳理了全球范圍內(nèi)AIE研究領(lǐng)域相關(guān)專家學(xué)者、科研產(chǎn)出，分析解讀了AIE科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，通過詳實的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和直觀的可視化圖表呈現(xiàn)了一份高價值前沿報告（點擊“閱讀原文”可免費獲取報告）。有機(jī)發(fā)光材料在光電器件、化學(xué)傳感、生物探針、醫(yī)學(xué)診療等眾多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。然而，這些應(yīng)用通常要求發(fā)光材料以微粒、膠束、薄膜、粉末等固態(tài)或聚集體形式存在。有機(jī)發(fā)光材料常因其聚集導(dǎo)致發(fā)光猝滅（aggregation-caused quenching, ACQ）效應(yīng)，大大降低發(fā)光效率，從而限制其實際應(yīng)用與技術(shù)發(fā)展。AIE概念的提出顛覆了ACQ的傳統(tǒng)認(rèn)知，打破了傳統(tǒng)有機(jī)發(fā)光材料開發(fā)應(yīng)用的一大桎梏，為高效發(fā)光材料的設(shè)計提供了一條新思路，構(gòu)筑了一個發(fā)展固體發(fā)光材料的新平臺。自AIE概念提出，以唐本忠院士團(tuán)隊為核心的科研人員在AIE領(lǐng)域開展了大量的研究工作，縱向深究工作機(jī)理、發(fā)展設(shè)計理念，橫向豐富AIE材料、拓展應(yīng)用領(lǐng)域。過去20年是AIE研究的快速發(fā)展期，我國原創(chuàng)的AIE科技現(xiàn)已得到國際上化學(xué)、材料、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。2001–2021年間，全世界約有76個國家/地區(qū)、2200余家科研機(jī)構(gòu)、23900多名科研工作者從事AIE以及相關(guān)領(lǐng)域的研究工作（圖1）。
圖1 AIE研究遍布全球（數(shù)據(jù)源于Scopus，截至于2021年12月31日）此外，基于唐本忠院士團(tuán)隊提出的、且受國際學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)可的分子內(nèi)運動受限（restriction of intramolecular motion, RIM）工作機(jī)理，各式各樣的AIE基元（AIEgens）被不斷地開發(fā)出來。人們利用AIEgens在細(xì)胞示蹤、血管成像、疾病診療、信息顯示、智能材料、發(fā)光二極管、指紋檢測、爆炸物探測、有機(jī)光波導(dǎo)、細(xì)菌甄別、食品質(zhì)量監(jiān)測、化學(xué)傳感器等領(lǐng)域開展了大量的應(yīng)用研究，揭示了AIEgens的巨大應(yīng)用潛力（圖2）。圖2 聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料在高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)在，AIE已經(jīng)發(fā)展成為一個由我國科學(xué)家引領(lǐng)、國外科學(xué)家競相跟進(jìn)的全球熱門研究主題，完成了從新概念到新領(lǐng)域的進(jìn)階，促進(jìn)了研究哲學(xué)從還原論到整體論的范式轉(zhuǎn)移和聚集體科學(xué)的平臺構(gòu)筑。由于AIE的學(xué)術(shù)原創(chuàng)性，國際引領(lǐng)性和巨大的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用潛力，“聚焦誘導(dǎo)發(fā)光”項目榮獲2017年度國家自然科學(xué)獎一等獎（圖3），并獲2018年度國家自然科學(xué)基金委員會“基礎(chǔ)科學(xué)中心”項目資助。圖3 “聚集誘導(dǎo)發(fā)光”榮獲國家自然科學(xué)獎一等獎這份《AIE報告》主要包括：（1）AIE科研文獻(xiàn)發(fā)展情況、（2）AIE在各個學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展情況、（3）AIE從基礎(chǔ)科研到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化之路等內(nèi)容。自2001年以來，AIE領(lǐng)域相關(guān)發(fā)文量逐年增加。截止2021年底，全球已累計發(fā)表AIE相關(guān)SCI論文8843篇，年均復(fù)合增長率為44.9%。近十年（2012–2021）更呈現(xiàn)高速增長狀態(tài)，發(fā)文數(shù)量占據(jù)已發(fā)表文章的95.8%（圖4）。這種增長趨勢仍在持續(xù)。僅2022年上半年，AIE相關(guān)論文便已經(jīng)見刊1100多篇。在已檢索的AIE論文庫中，整體文章總引用次數(shù)大于304000次，均篇引用34.5次，并有4.6%的論文（410篇）位列全球1%高被引文獻(xiàn)，32.56%的論文（2,883篇）位列全球10%高被引文獻(xiàn)。以上數(shù)據(jù)說明AIE領(lǐng)域的科研產(chǎn)出普遍具有較高的科學(xué)價值和學(xué)術(shù)影響力，在科研界獲得較高關(guān)注與認(rèn)可。圖4 AIE研究全球每年發(fā)文數(shù)量（2001–2021，基于Scopus數(shù)據(jù)庫全庫）
2. AIE在各個學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展情況
目前，AIE材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用到諸多學(xué)科領(lǐng)域。《AIE報告》分析了在全球范圍內(nèi)AIE在各個學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展的分布情況（圖5）。化學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)工程學(xué)是全球AIE科研文獻(xiàn)數(shù)量分布最多的學(xué)科領(lǐng)域，其次是物理學(xué)、天文學(xué)、生化、遺傳和分子生物學(xué)、工程學(xué)。隨著AIE在全球范圍內(nèi)影響力的提升，在藥理學(xué)、毒理學(xué)、藥劑學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源、醫(yī)學(xué)等學(xué)科的研究熱度也在逐步上升。圖5 2012–2021年期間全球AIE發(fā)文量前十的ASJC學(xué)科以及學(xué)科發(fā)文量占比
3. AIE從基礎(chǔ)科研到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化
2011–2021年期間，全球AIE科研在多個熱門行業(yè)方向的發(fā)文量均有不同程度的增長，說明AIE科研不僅在全球多個科研前沿方向產(chǎn)出活躍，同時也帶動了AIE在不同行業(yè)的發(fā)展。圖6 全球AIE專利申請情況（檢索時間：2022/7/21；數(shù)據(jù)源：LexisNexis®PatentSight®）注：近兩年的專利數(shù)量由于專利申請公開延遲導(dǎo)致數(shù)據(jù)相對滯后，因此圖中專利申請數(shù)據(jù)大幅小于實際數(shù)據(jù)。從專利所屬的技術(shù)領(lǐng)域來看，當(dāng)前AIE專利主要分布在化學(xué)、信息技術(shù)、醫(yī)療健康、電子等技術(shù)領(lǐng)域（圖6）。隨著AIE技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，AIE專利成果不斷增加，在2015年后進(jìn)入快速增長期。經(jīng)統(tǒng)計，AIE相關(guān)有效專利達(dá)1,600多件，其中中國專利占比92%，我國也成為了AIE產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新高地。值得一提的是，為了將我國原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技成果導(dǎo)入市場，推動AIE技術(shù)轉(zhuǎn)化研究和產(chǎn)業(yè)化落地，在廣州市科技局、廣州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管委會和華南理工大學(xué)三方的共同支持下，專職從事AIE的產(chǎn)學(xué)研推進(jìn)工作的廣東省大灣區(qū)華南理工大學(xué)聚集誘導(dǎo)發(fā)光高等研究院（以下簡稱AIE研究院）于2020年5月正式建立。短短兩年時間，AIE研究院完成了科研耗材、功能微球、體外診斷、公共安全、光電轉(zhuǎn)化、功能材料六個研發(fā)中心以及公共儀器測試平臺的建設(shè)，并獲得了廣東省新型研發(fā)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定和專利快速預(yù)審?fù)ǖ罊C(jī)構(gòu)認(rèn)定，包括熒光探針、功能微球、毒品快檢試劑盒在內(nèi)的多款產(chǎn)品已推向市場。此外，AIE研究院聯(lián)合華南理工大學(xué)與國際權(quán)威科學(xué)出版社Wiley創(chuàng)立了Aggregate（《聚集體》）期刊。該刊運行良好，于2021年獲廣東省高水平期刊項目資助，被全球最大的開放獲取期刊DOAJ數(shù)據(jù)庫和科睿唯安（Clarivate）的Web of Science核心合集ESCI收錄，在2022年科睿唯安發(fā)布的期刊引證報告（JCR）中位列三個學(xué)科的一區(qū)（Q1）。2023年，Aggregate將獲得首個影響因子，目前即時影響因子已超過17.5。二十年來，AIE研究發(fā)展迅速、成果豐碩。這份《AIE報告》是一部AIE研究的二十年征程巡禮，它從科研覆蓋領(lǐng)域的廣泛性、先進(jìn)性和交叉性進(jìn)行分析，從數(shù)字上客觀展現(xiàn)了AIE研究從量到質(zhì)的蛻變與躍遷。這份《AIE報告》不僅對一線科研人員和領(lǐng)導(dǎo)決策層有參考價值，而且對AIE研究向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的戰(zhàn)略布局有指導(dǎo)意義。（1）AIE是一個由中國科學(xué)家開創(chuàng)并引領(lǐng)、國外科學(xué)家競相跟進(jìn)的新興科研領(lǐng)域。該領(lǐng)域正在高速發(fā)展，并產(chǎn)生世界范圍的科研影響力。（2）AIE理論和應(yīng)用研究橫跨化學(xué)、材料、光學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域。在快速發(fā)展和交叉創(chuàng)新進(jìn)程中，AIE研究不斷向多學(xué)科多領(lǐng)域擴(kuò)展，在光電器件、化學(xué)傳感、健康醫(yī)療、智能響應(yīng)等領(lǐng)域體現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛能。（3）鑒于AIE在有機(jī)光電和生物醫(yī)療方面的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)學(xué)合作，成果轉(zhuǎn)化以及相應(yīng)材料和器件產(chǎn)業(yè)化將是未來的主要發(fā)展方向。
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