聚集诱导发光 (AIE) 是指某些分子以单体形式存在时为低荧光或无荧光，但当这些分子通过聚集形成聚集体时，其荧光性能显著增强的现象。这种现象与传统荧光分子的现象相反，传统荧光分子在溶液中发光，但在聚集状态或高浓度下会发生猝灭，被称为聚集引起的猝灭 (ACQ) 现象。
闪烁体是高能辐射探测器的重要组成部分，可将高能粒子转换为易于探测的紫外-可见光子，在高能物理、无损检测、放射化学、医学诊断等领域发挥着重要作用。常见的闪烁体材料主要分为无机闪烁体和有机闪烁体。总体来看，无机闪烁体的光产额高、线性好，但是其制备条件较为苛刻，成本高昂，且制备的闪烁体刚性易碎，在非平面物体成像领域因高能射线分布不均而导致出现晕染问题。同时，无机大面积薄膜闪烁体制备工艺复杂，这些因素极大限制了其在柔性探测器件上的应用。有机闪烁体相对于无机闪烁体则在柔性探测器上有突出优势，并且其光学性质可通过分子设计进行调谐，便于闪烁体的设计和定制。同时，有机闪烁体的荧光衰减寿命较短，可实现快速检测，能更加高效地探测热中子，并且基于脉冲形状和脉冲高度可进行有效的中子/γ射线识别。此外，有机闪烁体具有更高的稳定性和低毒性，使其在生物医疗领域具有独特优势。需要注意的是，由于有机闪烁体一般由C/H/O/N等低原子序数的元素构成，因此其对高能射线的吸收能力非常有限，光产额低，检测限差。另外，传统有机闪烁体低的激子利用率也极大限制了有机闪烁体的发展。
到目前为止，科学家发展了一系列方法来克服上述有机闪烁体的缺陷。一方面，在有机闪烁体分子上直接引入重原子或者利用金属团簇、有机-无机杂化体系、有机金属骨架 (MOF) 中的金属原子来提高对高能射线的吸收能力，从而提高闪烁体的综合性能。另一方面，利用各种高能射线敏化剂和发射中心，如热致延迟荧光 (TADF) 分子、磷光配合物等来构建具有高效能量转移的闪烁体体系。这些工作有效提高了闪烁体的光产额、激子利用率以及能量转移效率。然而，上述的有机闪烁体和/或有机-无机杂化闪烁体都存在一个难以克服的问题，即ACQ现象。传统闪烁体在应用层面，分子越聚集而发光性能越差，这极大限制了有机闪烁体的进一步发展和应用。幸运的是，AIE材料的发现，打破了这一僵局。科学家通过合理的分子设计和制备技术，可以赋予闪烁体AIE性质，可有效克服传统闪烁体的固有缺陷。AIE闪烁体在过去五年 (特别是近三年) 中取得了快速发展，与传统闪烁体相比，AIE闪烁体表现出卓越的性能。例如，通过分子设计和制备技术赋予闪烁体AIE性质，不仅有效抑制了ACQ现象，同时这些AIE闪烁体具有高的X射线成像分辨率、高的光产额、低的X射线检测限和短的辐射发光衰减寿命。此外，AIE闪烁体往往表现出传统闪烁体所没有的独特性质。如在聚集态下的多刺激响应行为等。另外，与传统闪烁体相比，AIE闪烁体表现出更广泛的应用。例如，在生命科学领域，可将其用于肿瘤诊疗一体化，协同放射治疗或放射动力治疗等策略改善肿瘤的治疗效果；在光电领域，AIE闪烁体被应用到光通讯、发光器件等。
迄今为止已经发表了几篇相关综述，但是目前关于AIE闪烁体的综述还存在以下问题：(1) 到目前为止，鲜有相关综述对AIE闪烁体进行总结和评述。因此，需要对AIE闪烁体进行更全面、系统的讨论和总结。(2) 近五年以来，AIE闪烁体得到快速发展，开发出众多新型闪烁体分子或能量转移体系。因此，有必要提供相应的综述来讨论和总结这些进展。(3) AIE闪烁体独特的分子结构以及新颖的闪烁体的制备方法赋予闪烁体体系的结构多样性和丰富的光物理性质，从而使AIE闪烁体具有更广泛的功能。以往关于闪烁体的综述并没有对这些AIE闪烁体的结构进行系统的分类和总结，缺乏对“分子结构-分子性质-功能应用”之间关系的全面分析。
近日，香港科技大学唐本忠院士课题组根据闪烁体的发光机制和构建策略，将AIE闪烁体大致分为五类，分别为AIE传统荧光闪烁体、AIE TADF闪烁体、AIE有机-无机杂化闪烁体、AIE金属团簇闪烁体以及AIE MOF闪烁体 (图1)。该综述首先详细介绍各类型AIE闪烁体的构建方法和发光机制。随后总结各类型AIE闪烁体的优缺点和发展趋势。例如，AIE传统荧光闪烁体有效抑制了有机闪烁体的ACQ现象，从而提高了发光效率和光产额，进而提高了成像分辨率。然而，传统AIE闪烁体对高能辐射的吸收有限、光产额偏低、激子利用率低。科学家们在此基础上开发出一系列方法来解决这些问题：(1) 在AIE传统荧光分子中引入重原子，提高闪烁体对高能射线的吸收能力。(2) 利用分子的TADF特性，构建AIE TADF闪烁体，提高激子利用效率和成像分辨率。同时，利用TADF本征的瞬时寿命和延时寿命来赋予AIE TADF闪烁体高效的脉冲形状鉴别（PSD）特性。(3) 构建AIE有机-无机杂化闪烁体，利用金属卤化物对X射线的高吸收和AIE分子的快速辐射发光，降低闪烁体的检测限。(4) 构建AIE金属团簇闪烁体 (利用金属重原子对高能辐射的强吸收能力)，可发展高效低剂量X射线诱导的光动力疗法。(5) 构建AIE MOF闪烁体，进一步增加材料体系的光产额，提高成像分辨率。此外，该综述阐述了AIE闪烁体与其光物理性质之间的结构-性能关系。
进一步，该综述系统地总结了AIE闪烁体的应用，并全面分析了AIE闪烁体在光物理性质和功能应用方面相对于传统有机闪烁体的优势，并进一步阐明了分子结构与功能应用之间的关系 (图1)。具体内容包括：(1) 阐述材料的AIE特性如何提升闪烁体在高能射线探测方向的性能。例如，分子的AIE特性使得分子在晶体或固态时具有高的光产额，大大提高了闪烁体对高能射线的探测能力。解决了常规有机闪烁体在聚集态下的ACQ问题。这部分强调了闪烁体AIE特性与其他光电特性的配合，体现了AIE材料的协同效应。(2) 阐述材料的AIE特性如何提升闪烁体的成像分辨率。例如，材料的AIE特性可以与TADF特性协同，可以大大提高体系的激子利用率。而且，金属团簇闪烁体、有机-无机杂化闪烁体、MOF闪烁体都可以利用金属的重原子效应和材料的AIE特性来提高闪烁体的成像分辨率。本部分强调闪烁体AIE特性与其他光电特性的配合，体现AIE材料的协同效应。(3) 阐述材料的AIE特性如何增强闪烁体的放射动力学治疗性能。AIE分子在生物方向具有很大的应用潜力，在肿瘤成像和治疗方向有很大的应用优势。放射治疗是临床上应用最广泛的方法之一，因此本部分将重点阐述闪烁体的AIE特性如何与放射治疗相配合，使AIE闪烁体在肿瘤成像和治疗上有更大的应用价值。本部分强调闪烁体AIE特性与其他生物诊断特性的相互作用，体现AIE材料的协同作用以及涌现性和多样性。(4) 阐述AIE闪烁体的多功能化。本部分强调AIE闪烁体在聚集过程中可能会出现和分化出新的结构、性质和功能，体现AIE材料的涌现性和多样性。如多刺激响应性能以及与其他光电功能器件集成的总体趋势。
图1. AIE闪烁体设计新进展：结构调控策略、机理及应用。
这项成果近期发表在Chem 上。香港科技大学唐本忠院士课题组博士后阳生熠、张亮、陈盈盈以及香港大学周慈勇教授课题组的博士生孔繁诚为文章的共同第一作者，香港科技大学林荣业教授、郭子健教授、唐本忠院士以及香港大学周慈勇教授为文章的通讯作者。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Scintillators with aggregation-induced emission
Sheng-Yi Yang, Liang Zhang, Fan-Cheng Kong, Yingying Chen, Wei-Jian Li, Fei Wang, Cheng Liu, Xuan He, Xuedong Xiao, Jin Wang, Jianwei Sun, Philip C.Y. Chow*, Ryan T.K. Kwok*, Jacky W.Y. Lam*, Ben Zhong Tang*
Chem, 2025, DOI: 10.1016/j.chempr.2025.102534
作者简介
阳生熠
香港科技大学
阳生熠，2015年于湖南农业大学获得学士学位。2018年于湘潭大学获得硕士学位，师从朱卫国教授。2022年在苏州大学获得博士学位，师从蒋佐权教授和廖良生教授。现于香港科技大学唐本忠院士课题组开展博士后研究。以第一作者或共同第一作者在Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Matter, Chem等期刊发表SCI论文多篇。设计合成了一系列高效主体、传统荧光、近红外环金属铂配合物磷光、热激子荧光以及热致延迟荧光材料，并赋予发光分子圆偏振、多刺激响应等特性。目前主要研究方向包括：高效螺环类发光材料、近红外环金属铂配合物、小分子多刺激响应材料在有机电致发光以及生物成像与肿瘤治疗等方面的应用。
张亮
中国科学技术大学
张亮研究员，中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室特任研究员及博士生导师（2025年3月至今）。2019年于武汉大学高等研究院获得博士学位，师从邓鹤翔教授；随后于2019年至2021年在武汉大学口腔医学院孙志军教授团队进行博士后研究，2021年至2025年在香港科技大学唐本忠院士团队继续从事博士后研究。2025年3月获得中科院百人计划资助。研究方向聚焦于人工智能辅助的光学功能晶态多孔材料（如MOF、COF、HOF等）的精准、智能、自动化创制，发展化学家与人工智能机器科学家相结合的新型化学研究范式，以突破传统“试错”及“作坊式”科研模式，加速高性能光学功能晶态多孔材料的精准、智能、自动化研发。目前以第一/通讯作者身份在Nat. Commun. (2), J. Am. Chem. Soc. (1), Angew. Chem. Int. Ed. (2), Adv. Mater. (3), Chem (1), Matter (1), Adv. Funct. Mater. (3), Nano Letter (1), Bioact. Mater. (1), Aggregate (1), Green Energy & Environment (1) 等期刊上发表论文17篇。近年主持了国家自然科学青年基金项目 C 类、中国博士后面上和特别资助项目各一项，作为骨干成员参与了香港及内地多项基金。
孔繁诚
香港大学
孔繁诚，2020年和2023年先后于苏州大学获得学士和硕士学位，师从廖良生教授。现于香港大学周慈勇教授课题组攻读博士学位。以第一作者或共同第一作者在Chem, Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., Chem. Eng. J.等期刊发表SCI论文多篇，参与合作工作发表论文20余篇。设计合成了一系列纯碳氢高效主体材料并长期专注于OLED器件设计与制备与激发态激子能量转移的研究。目前主要研究方向包括：OLED器件设计与制备，有机半导体材料的超快光谱分析，有机半导体材料的表界面形貌研究。
陈盈盈
香港科技大学
陈盈盈，2015年毕业于安徽工业大学应用化学专业，获学士学位。2018年获西南大学硕士学位，导师周成合教授。2022年获武汉大学博士学位，导师王富安教授。现于香港科技大学化学系担任博士后研究员，导师唐本忠院士。主要研究方向为功能核酸纳米材料和DNA-AIE复合探针的设计，发展了DNA敏化AIE分子探针用于高可靠性肿瘤成像及功能调控和激活型DNA探针用于肿瘤生物标志物高选择性荧光成像。相关工作发表在Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Chem, CCS Chem., Chem. Sci., Anal. Chem., Nano Today, Small, ACS Appl. Mater. Interfaces, ACS Medicinal Chem. Lett.等期刊上，第一作者及共同一作SCI论文共计12篇。
周慈勇
香港大学
香港大学课题组网站：https://www.pcychow.com/
周慈勇教授于2010年获得伦敦帝国学院理学学士学位，并于2016年在剑桥大学卡文迪许物理实验室获得物理学博士学位，导师为Richard H. Friend教授。2016年获得日本JSPS海外博士后研究奖学金，赴东京大学Takao Someya教授课题组进行博士后研究。2017年加入香港科技大学担任研究助理教授。2020年加入香港大学机械工程系并担任助理教授。在Nature. Comm., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Energy Environ. Sci., Chem. Rev. 等期刊发表SCI论文多篇，参与合作工作发表论文50余篇，h因子为32。研究课题包括光电能量转化、有机太阳能电池、柔性电子和超快光谱学。2010年获得英国EPSRC博士培训奖，2022年获得香港RGC杰出青年学者计划以及国家NSFC优秀青年科学家基金。
郭子健
香港科技大学
郭子健教授于2009年在香港科技大学化学系取得学士学位，随后在唐本忠院士指导下于2013年完成纳米科学与技术博士学位，2013年至2017年间在唐本忠院士的研究小组从事博士后研究。自2017年起，受聘为香港科技大学化学系研究助理教授，开始建立并领导自己的研究团队，致力于AIE功能性材料的设计合成及其在光学与生物医学中的应用，研究内容涵盖了AIE生物传感器、AIE生物荧光探针及AIE光敏剂的设计与开发。因其在科研与教学方面展现的卓越能力，于2025年晋升为研究副教授。郭教授迄今已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等顶级期刊发表学术论文300余篇，论文被引用超过32,000次，h-index达到了92，授权专利10多项。此外，连续五年（2019-2023年）获得Clarivate颁发的“高被引科学家”称号，2022年和2023年也两次荣获Research.com授予的“全球最佳科学新星”称号。
林荣业
香港科技大学
林荣业教授于2003年获香港科技大学博士学位，现任香港科技大学研究副教授。专注于新型具有线性和超支化结构的聚合物设计和合成研究工作。研究内容主要集中在新型单体构筑单元的设计和合成、新的催化剂和聚合反应的开发、线性和超支化共轭有机和金属有机聚合物的合成。自1998年至今，已经开发了多种新合成方法并用其合成了100多种不同的具有独特光学、介晶相学、手性光学、电子性质的线性聚乙炔和超支化聚亚芳类聚合物。发表论文800余篇，总引用超过100000次，h因子高达149。撰写专著章节30余篇，有授权专利30多项。连续2014-2024年被评为化学科学领域的“高被引科学家”。现任Aggregate期刊编委，聚集科学研究协会副主席，国家人体组织功能重建工程技术研究中心香港分中心副主任。
唐本忠
香港科技大学
香港中文大学（深圳）
香港科技大学课题组网址：https://tangbz.hkust.edu.hk/index.html
唐本忠教授于1982年和1988年先后获华南理工大学学士学位和日本京都大学博士学位。曾在日本NEOS公司中央研究所任高级研究员、加拿大多伦多大学从事博士后研究。1994–2021年在香港科技大学工作。2009年和2020年先后当选中国科学院院士和发展中国家科学院院士。2021年加入香港中文大学（深圳）担任理工学院院长、校长学勤讲座教授。已发表学术论文2,000多篇，总引用超218,000次，h-index为204。在学术会议上作了500多场邀请报告，拥有100多项授权专利。现任德国Wiley出版社发行的Aggregate《聚集体》杂志主编以及20多家科学期刊顾问、编委或客座编辑。主要从事材料科学，高分子化学和生物医学诊疗等研究。在聚集诱导发光（Aggregation-Induced Emission, AIE）这一化学和材料前沿领域取得了原创性成果，是AIE概念的提出者和AIE研究的引领者。2014年至今连续当选材料和化学双领域“高被引科学家”。2007年获Croucher基金会高级研究员奖，2014年获Khwarizmi国际奖，2015年获广州市荣誉市民称号，2017年获国家自然科学一等奖、何梁何利基金科学与技术进步奖，2021年获Nano Today国际科学奖，2023年获Biomaterials全球影响力奖，2024年获中国化学会–中国石油化工股份有限公司化学贡献奖。
