##对话唐本忠院士：畅谈科学哲学，纵论教育理念( 二 )

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在固态下或作为纳米粒子高效发光的AIE材料在高科技领域的潜在应用。图片来源：唐本忠课题组。
刘：可以谈谈AIE研究的发展趋势吗？
唐：AIE研究前景广阔，有无限的可能性。早期，我们主要利用AIE这一独特光物理效应开发可在固态下和水介质中使用的新型发色团，并探究它们以薄膜或纳米粒子等形式使用的可能技术应用。目前， AIE研究正向多学科领域渗透发展。例如，大家普遍认为纯有机化合物在室温下不可能高效发射磷光；现在这一传统认知已被AIE研究颠覆，我们发现很多纯有机AIE基元在室温下可发射很强的磷光。 AIE研究衍生出很多以前很难想象或理解的奇特过程，例如，聚集诱导的延迟荧光、高能激发态的反卡莎迁移、手性分子聚集体的圆偏振发光、不含芳香环的非共轭（大）分子的簇发光等。所有这些过程都无法由具有活泼分子运动的单个自由分子在溶液态实现。另外，分子内运动因其与辐射跃迁此消彼长的关系而一直被人诟病。我们改变思维方式和看问题的角度，现在可巧妙地利用分子运动来设计发展新型光热和光声体系：合理设计的分子聚集体可在被光激发后通过激烈的分子内运动将光能高效转化成热能和声能。此外，我们也利用分子内运动研发具有光响应性的分子机器，通过AIE过程观测和操控分子机器在固态的运动行为和模式。

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AIE研究的诱人前景：令人兴奋的探索未知之旅。图片来源：唐本忠课题组。
刘：为什么您坚持从事和推动AIE研究？
唐：约十年前在一次学术会议上，一位美国科学家在我做完报告后问了我一个发人深省的问题：“AIE看上去既简单又实用，为什么以前没人好好研究它呢？”这个问题让我想到了美国科学哲学家托马斯?库恩（Thomas Kuhn）的科学范式理论。库恩的范式模型指出，当一种观点发展、上升成为一种范式之后，人们通常会持守正统，在这种范式的逻辑框架内寻找问题的答案。那些无法或很难被既存范式解释的“例外”通常会被排除或忽视，因为它们“有悖常理”——正如文艺复兴时期法国思想家米歇尔?德?蒙田（Michel de Montaigne）所说。经过上百年的深入研究， ACQ早已成为光物理界根深蒂固的共同认知。因此， AIE这一与ACQ相悖的“反常”现象，过去虽然偶尔有人报导，但没有引起人们的关注，更无人把它当作一个重要问题进行系统研究。明朝著名散文家归有光曰：“天下之事，因循则无一事可为；奋然为之，亦未必难。 ”受古训启示，我们致力于研究AIE现象，希望能以我们管窥蠡测之力达移风易俗之效。 AIE效应告诉我们，分子聚集体能够表现出单个分子所不具备的性质。分子科学教科书教导我们：分子结构决定物质性质。如果一个分子没有展示某一性质，通常人们会自然地认为它的聚集体也不会有这种性质，更遑论对其进行深入研究。从形态学的角度看，聚集体处在微观（分子）与宏观（物质）之间的介观区域。我们期待AIE研究将催化介观科学的发展，在介观层次为科学家提供一个新的研究平台，去探索被分子微观科学所忽视的科学宝藏，去挖掘分子聚集体这座宝库所蕴藏的巨大潜在价值，去解决单纯的还原主义方法论所无法理解的科学问题。
刘：AIE概念的提出在学术界产生了什么影响？
唐：AIE概念改变了人们对聚集体发光过程的传统认知。传统的ACQ分子像是一个个骁勇战将，但个性太强，聚在一起反而不易协调，无法实现1 + 1 = 2的力量叠加。而AIE基元则像力量微弱、无法单独作战的列兵，但集中起来却可成浩然之势，体现出“团结就是力量”或1 + 1 > 2的聚集效应。一直以来，人们想方设法妨碍分子聚集以收抑制ACQ之效。而AIE效应却容许人们利用聚集过程做有用之工，因此赋予人们一个新的视角，实现“变不可能为可能”的梦想。例如，纯有机化合物在分子水平或稀溶液中通常不发室温磷光（room-temperature phosphorescence, RTP），而其AIE聚集体却可表现出鲜明的RTP特性。 AIE效应也可帮助解释一些以前很难理解或无法解释的现象，例如，我们现在可用“团簇诱导发光”过程来理解或解释非共轭分子聚集体在固态发光的工作机制。在AIE体系，聚集体表现出比其分子母体单元更优异的特性，可做后者无法做的有用功，充分体现出美国物理学家菲利普?沃倫?安德森（Philip Warren Anderson）提倡的“多则异”（more is different）之科学原理。在过往的几个世纪，人们在分子科学领域建立了许多模型、法则、定律等，有效地帮助我们在微观层次理解分子的行为或性质。分子聚集体是由很多分子在介观层次通过有序排列或随机组合而形成的混合物，因此在分子层次建立的原理不一定适用于聚集体。由分子单元构筑的多级聚集体及其行为有可能遵循不同的路径、遵守不同的规则。因此，在微观与宏观之间的介观领域进行的科学探索有可能发展出有别于还原论和整体论的新认识论和新分析法。