聚集诱导发光 (AIE) 百科全书

聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）是一种重要的光物理现象，指某些有机分子在溶液状态下发光性能较弱，但在聚集态或固态下发光强度显著增强的现象。这一发现彻底改变了传统的"聚集导致淬灭"的概念，为新型发光材料和生物传感器的开发开辟了新道路。

📌 核心概念

什么是AIE？

聚集诱导发光是由中国科学家唐本忠院士及其团队于2001年发现的一个重要现象。与传统的有机荧光分子不同，AIE分子在溶液中由于分子的自由旋转导致的非辐射衰变而发光较弱，但当分子聚集或固化时，旋转被限制，从而增强发光。

基本原理

TICT机制 (Twisted Intramolecular Charge Transfer) - 分子内扭转导致的光物理过程
分子聚集 - 固体或聚集态下分子排列方式的改变
刚性约束 - 限制分子内旋转，降低非辐射衰变

🔬 重要应用领域

主要应用

生物传感 - 用于疾病诊断和生物标记
有机发光二极管 (OLED) - 新型显示和照明技术
化学传感 - 检测特定化学物质的浓度
医学成像 - 生物荧光成像和诊断
防伪技术 - 开发安全标记和防伪产品

📊 为什么选择AIE？

特点	传统有机荧光体	AIE分子
在溶液中发光	✓ 强	✗ 弱
在固态发光	✗ 弱 (ACQ)	✓ 强
易于加工成器件	✗ 困难	✓ 容易
生物相容性	✗ 一般	✓ 优良
光稳定性	✓ 好	✓ 优秀

📖 研究历史

重要时间线

2001年 - 唐本忠团队首次报道AIE现象
2005年 - AIE分子的系统性研究开始
2010-2015年 - AIE应用领域快速拓展
2016年 - 唐本忠因AIE研究获得美国化学会奖
2020-现在 - AIE进入多学科交叉应用阶段

AIE的发现被誉为21世纪有机光物理领域最重要的发现之一，已被引用超过10,000次，成为物理化学领域的重要分支。

🌟 代表性AIE分子

分子名称	发现年份	主要特性	应用方向
TPE (四苯基乙烯)	2001	最经典的AIE分子，高量子产率	OLED, 传感
TPAFN	2009	窄带蓝光发射	显示技术
DBPE	2015	深红外发光	生物成像
TPAFN衍生物	2018	多响应性	智能材料

🔍 常见问题 (FAQ)

AIE和ACQ有什么区别？

AIE (聚集诱导发光) 指分子在聚集态时发光增强，而ACQ (聚集导致淬灭) 是传统有机荧光体在聚集时发光减弱的现象。AIE完全相反。

AIE分子为什么在固态发光较强？

在固态中，分子的转动受到限制，减少了非辐射衰变通道，使得更多的激发能以光的形式释放，从而提高了发光效率。

AIE材料有什么缺点？

主要缺点包括：某些AIE分子的合成复杂度较高、成本相对较高、在某些特定应用中的性能仍需优化。

AIE在医学领域有哪些应用？

包括生物标记、疾病诊断、细胞成像、肿瘤检测、蛋白质相互作用研究等多个方向。

如何合成AIE分子？

通常采用有机合成方法，常见的有Wittig反应、Heck反应、Suzuki偶联等。具体方法取决于目标分子的结构。

📈 研究数据与趋势

研究热点统计 (2020-2026)

生物医学应用：占比 35%
OLED与显示技术：占比 28%
化学传感与检测：占比 18%
基础理论研究：占比 12%
其他应用：占比 7%

AIE相关论文发表数量每年以约15%的速度增长，证明了该领域的蓬勃发展和广泛关注。

🔗 相关学科领域

交叉融合领域

光物理与光化学 - AIE的理论基础
有机合成化学 - AIE分子的制备
材料科学 - AIE应用材料的开发
生物学 - 生物成像和检测应用
工程学 - AIE器件和产品化
纳米科学 - AIE纳米材料与复合体系

💡 为什么关注AIE？

学术价值 - 改变对聚集现象的认知
实用意义 - 开发新型发光材料的新途径
商业潜力 - 衍生出多种商业应用
社会效益 - 助力医学诊断和环境监测
未来前景 - 与其他技术的结合具有巨大潜能

🏆 学术认可

唐本忠院士因AIE研究在2016年获得美国化学会奖
AIE领域论文被引用超过10,000次
全球超过50所大学设立AIE研究小组
AIE相关专利超过500项

📚 推荐阅读

奠基性论文

"Aggregation-Induced Emission" (Chem. Commun., 2001)
"The Path Towards Bright Quantum Dots" 系列综述
各高影响因子期刊上的最新综述文章

主要期刊

Nature, Science, J. Am. Chem. Soc.
Chemical Society Reviews
Chemistry of Materials
Advanced Materials

🌐 国际合作

AIE研究已形成全球化研究网络，主要研究机构分布在：

🇨🇳 中国 - 香港科技大学、华东理工大学等
🇯🇵 日本 - 东京大学、大阪大学等
🇩🇪 德国 - 慕尼黑工大等
🇺🇸 美国 - MIT、斯坦福等顶尖高校
🇸🇬 新加坡 - 新加坡国立大学等

🚀 最新进展与未来方向

当前热点

多色AIE材料 - 实现全光谱范围的可调发光
聚集淬灭发光 (ACQ) 的反向利用和新机制探索
动态发光材料 - 响应温度、pH、应力等刺激的发光变化
三线态能量转移 - 用于长波长红外和近红外发射
AIE纳米粒子 - 水溶性和生物相容性的提升
智能响应材料 - 光学性质可调控的功能材料

未来展望

AIE与人工智能、大数据的结合
AIE在芯片和微电子领域的应用
可持续AIE材料的开发
AIE医疗器械的临床转化
AIE与其他新兴技术的融合创新

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最后更新: 2026年1月 | 主题: Material Design | 语言: 中文 | 开源: ✓