中国科学家引领，国外学者竞相跟进！这一科研领域已成全球热门前沿
2023-02-16 15:18:10
作者：科学网 来源：科学网
分享至：
聚集诱导发光（aggregation-induced emission, AIE）是一个由中国科学院院士唐本忠教授于2001年提出的新科学概念。具有AIE效应的材料，在分散态下发光微弱甚至不发光，聚集后发光显著增强，呈现出颠覆传统认知的光物理现象。AIE是我国科学家开拓的一个新领域，已经成为了化学、材料等领域的一个研究热点。为了系统地展示AIE科研领域的发展历程及最新研究动态，建立全面客观的AIE知识库，推动以AIE为技术基础的产业创新与发展，国际权威科学出版社爱思唯尔（Elsevier）最近推出了《聚集诱导发光（AIE）2001–2021科研发展与影响力报告》（以下简称《AIE报告》）。爱思唯尔是一家国际驰名的信息和解析公司，是世界上科学、技术和医学信息的主要提供者之一。爱思唯尔科研分析团队借助其大型文献数据库，梳理了全球范围内AIE研究领域相关专家学者、科研产出，分析解读了AIE科学研究、技术研发与产业发展趋势，通过详实的数据统计和直观的可视化图表呈现了一份高价值前沿报告（点击“阅读原文”可免费获取报告）。有机发光材料在光电器件、化学传感、生物探针、医学诊疗等众多领域有广泛的应用。然而，这些应用通常要求发光材料以微粒、胶束、薄膜、粉末等固态或聚集体形式存在。有机发光材料常因其聚集导致发光猝灭（aggregation-caused quenching, ACQ）效应，大大降低发光效率，从而限制其实际应用与技术发展。AIE概念的提出颠覆了ACQ的传统认知，打破了传统有机发光材料开发应用的一大桎梏，为高效发光材料的设计提供了一条新思路，构筑了一个发展固体发光材料的新平台。自AIE概念提出，以唐本忠院士团队为核心的科研人员在AIE领域开展了大量的研究工作，纵向深究工作机理、发展设计理念，横向丰富AIE材料、拓展应用领域。过去20年是AIE研究的快速发展期，我国原创的AIE科技现已得到国际上化学、材料、生物、医学等领域的科学家和产业界人士的广泛关注。2001–2021年间，全世界约有76个国家/地区、2200余家科研机构、23900多名科研工作者从事AIE以及相关领域的研究工作（图1）。
图1 AIE研究遍布全球（数据源于Scopus，截至于2021年12月31日）此外，基于唐本忠院士团队提出的、且受国际学术界普遍认可的分子内运动受限（restriction of intramolecular motion, RIM）工作机理，各式各样的AIE基元（AIEgens）被不断地开发出来。人们利用AIEgens在细胞示踪、血管成像、疾病诊疗、信息显示、智能材料、发光二极管、指纹检测、爆炸物探测、有机光波导、细菌甄别、食品质量监测、化学传感器等领域开展了大量的应用研究，揭示了AIEgens的巨大应用潜力（图2）。现在，AIE已经发展成为一个由我国科学家引领、国外科学家竞相跟进的全球热门研究主题，完成了从新概念到新领域的进阶，促进了研究哲学从还原论到整体论的范式转移和聚集体科学的平台构筑。由于AIE的学术原创性，国际引领性和巨大的产业化应用潜力，“聚焦诱导发光”项目荣获2017年度国家自然科学奖一等奖（图3），并获2018年度国家自然科学基金委员会“基础科学中心”项目资助。这份《AIE报告》主要包括：（1）AIE科研文献发展情况、（2）AIE在各个学科领域发展情况、（3）AIE从基础科研到产业转化之路等内容。自2001年以来，AIE领域相关发文量逐年增加。截止2021年底，全球已累计发表AIE相关SCI论文8843篇，年均复合增长率为44.9%。近十年（2012–2021）更呈现高速增长状态，发文数量占据已发表文章的95.8%（图4）。这种增长趋势仍在持续。仅2022年上半年，AIE相关论文便已经见刊1100多篇。在已检索的AIE论文库中，整体文章总引用次数大于304000次，均篇引用34.5次，并有4.6%的论文（410篇）位列全球1%高被引文献，32.56%的论文（2,883篇）位列全球10%高被引文献。以上数据说明AIE领域的科研产出普遍具有较高的科学价值和学术影响力，在科研界获得较高关注与认可。图4 AIE研究全球每年发文数量（2001–2021，基于Scopus数据库全库）目前，AIE材料已经广泛应用到诸多学科领域。《AIE报告》分析了在全球范围内AIE在各个学科领域发展的分布情况（图5）。化学、材料科学、化学工程学是全球AIE科研文献数量分布最多的学科领域，其次是物理学、天文学、生化、遗传和分子生物学、工程学。随着AIE在全球范围内影响力的提升，在药理学、毒理学、药剂学、环境科学、能源、医学等学科的研究热度也在逐步上升。图5 2012–2021年期间全球AIE发文量前十的ASJC学科以及学科发文量占比2011–2021年期间，全球AIE科研在多个热门行业方向的发文量均有不同程度的增长，说明AIE科研不仅在全球多个科研前沿方向产出活跃，同时也带动了AIE在不同行业的发展。图6 全球AIE专利申请情况（检索时间：2022/7/21；数据源：LexisNexis®PatentSight®）注：近两年的专利数量由于专利申请公开延迟导致数据相对滞后，因此图中专利申请数据大幅小于实际数据。从专利所属的技术领域来看，当前AIE专利主要分布在化学、信息技术、医疗健康、电子等技术领域（图6）。随着AIE技术的不断发展和成熟，AIE专利成果不断增加，在2015年后进入快速增长期。经统计，AIE相关有效专利达1,600多件，其中中国专利占比92%，我国也成为了AIE产业的创新高地。值得一提的是，为了将我国原创性、引领性科技成果导入市场，推动AIE技术转化研究和产业化落地，在广州市科技局、广州高新技术产业开发区管委会和华南理工大学三方的共同支持下，专职从事AIE的产学研推进工作的广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院（以下简称AIE研究院）于2020年5月正式建立。短短两年时间，AIE研究院完成了科研耗材、功能微球、体外诊断、公共安全、光电转化、功能材料六个研发中心以及公共仪器测试平台的建设，并获得了广东省新型研发机构资质认定和专利快速预审通道机构认定，包括荧光探针、功能微球、毒品快检试剂盒在内的多款产品已推向市场。此外，AIE研究院联合华南理工大学与国际权威科学出版社Wiley创立了Aggregate（《聚集体》）期刊。该刊运行良好，于2021年获广东省高水平期刊项目资助，被全球最大的开放获取期刊DOAJ数据库和科睿唯安（Clarivate）的Web of Science核心合集ESCI收录，在2022年科睿唯安发布的期刊引证报告（JCR）中位列三个学科的一区（Q1）。2023年，Aggregate将获得首个影响因子，目前即时影响因子已超过17.5。二十年来，AIE研究发展迅速、成果丰硕。这份《AIE报告》是一部AIE研究的二十年征程巡礼，它从科研覆盖领域的广泛性、先进性和交叉性进行分析，从数字上客观展现了AIE研究从量到质的蜕变与跃迁。这份《AIE报告》不仅对一线科研人员和领导决策层有参考价值，而且对AIE研究向产业转化的战略布局有指导意义。（1）AIE是一个由中国科学家开创并引领、国外科学家竞相跟进的新兴科研领域。该领域正在高速发展，并产生世界范围的科研影响力。（2）AIE理论和应用研究横跨化学、材料、光学、物理、生物、医学等多个学科领域。在快速发展和交叉创新进程中，AIE研究不断向多学科多领域扩展，在光电器件、化学传感、健康医疗、智能响应等领域体现出巨大的应用潜能。（3）鉴于AIE在有机光电和生物医疗方面的广泛应用，产学合作，成果转化以及相应材料和器件产业化将是未来的主要发展方向。
免责声明：本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有，如果涉及侵权，请第一时间联系本网删除。
