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中国社科院阿姆斯特朗忠研究所进入科大实验室,揭秘中国原创“AIE”

时间:2020-09-01 12:00:59   来源:网络整理   作者:佚名
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中国社科院阿姆斯特朗忠研究所进入科大实验室,揭秘中国原创“AIE”

&?msp; [IT新闻]“通过一年的分居,世界发生了巨大变化,并提前技术变革的加速,其关注的,这是更好地发挥。“马云在人工智能2020年世界大会说话。

根据疫情,企业家愿意思考未来,机会才刚刚开始。这项新技术将改变商业世界地图的未来。

香港科大EMBA课程的双语教学课程,以云计算,参观实验室,专题报道,知识转移四部曲的方式开展“走进科大实验室”的系列活动,研究教授邀请大家一起研究最大的,世界一流的份额,一起感受科技的固有权力,以及巨大的机会了。

“光”可被描述为所有生命的源,提高人体和技术创新研究“光”也从派生。这院士中堂致力于探索聚集诱导发光(AIE)机制,在2016年,“自然”杂志四大纳米材料,新型材料的AIE支持未来纳米的光的革命之一,并且是唯一的系统之一最初是由中国科学家创造。像比赛场上的“全能运动员” AIE分子材料可以在大量的材料,医疗,病毒检测领域得到应用,监测食品质量,具有巨大的潜在商机。

首先,是多么重要的人类光学的研究?

“在人类生活的技术很多变化,都是关于”而来,与其他物质的光的相互作用的研究光”,新的创新的发现从重大基础科学。“(”自然材料“2015年,第14卷的编辑)的光,在稀溶液中的分子闪着光,已经引起了我的关注和喜爱多项研究。

早期的主要光学研究成果,如爱因斯坦发表了“量子理论来解释光电效应”改变了人们的思维观念和机制直到现代大的影响的研究光学的,包括2008年和2014年诺贝尔在1905年化学奖的项目,即“绿色荧光蛋白的发现和改造”,“超分辨率荧光显微技术的研究和发展”; 和2014年诺贝尔物理学奖,获奖项目是“本发明的高效率蓝色发光二极管”所有发光材料和设备,材料和技术的光正在改变世界的面。

注重光与物质相互作用等研究,主要有两大类。一个是光物理(光物理),固态特性聚集探索光与电的相互作用,能量转换过程常常应用于许多电器,如大型电视屏幕,柔性显示器,照明等能源大省,大多数人都非常熟悉。第二个是光生物反应器(光生物学),水相的特征被收集,用于了解生物结构,探索生命的过程中,通用医疗应用,包括成像示踪剂,健康诊所,疾病的预防和控制。

其次,AIE AIE划时代的突破

在固相和水常用,其中添加的水的有机发光材料,所述分子开始聚集,逐渐减弱的光发射,直到其完全消失。这种现象被称为ACQ(聚集成因猝灭),这意味着“聚集导致发光猝灭。“。由于发光材料在聚合,例如使有机发光电话的二极管(OLED)屏的状态经常使用,发光材料以固体薄膜的最高浓度的状态下使用。因此,如何降低ACQ效果的不利影响?其中由大多数研究者采用的方向上,抑制发光分子的聚集,但效果并不令人满意。

我们开发的概念──AIE(聚集诱导发光,AIE),相反的现象,以常规ACQ,与添加水的分子开始聚集体,发光逐渐增加,直到起泡; 是一个原理特性AIE分子,ACQ荧光分子共轭物的不同,该AIE分子通常具有螺旋的空间结构或扭转在聚集状态下的元件,限制了自由运动空间(分子内运动的限制,RIM)在分子,抑制激发态能量路由非辐射跃迁的衰退,进而耗散为荧光,从而使发光强度显著。

三,AIE多样等优点

AIE包括几个优点,包括该机构的分子结构可以被设计RIM,发射颜色可以覆盖紫外线,红外线我。e。,聚合发光量子效率能够调整。经过20年的发展,AIE材料已广泛用于化学/生物传感器,光电器件,药物递送用于癌症治疗等领域的纳米。

百分百中国原创的技术,AIE的研究团队荣获2017年国家自然科学二等奖,我有幸成为香港科技大学成立以来,学者们的第一个奖项。目前,世界上有145个国家或地区,AIE的研究约12000科研机构或部门从事相关领域。

AIE开创性的贡献AIE可以在不同的材料的被子中使用,可以说,材料种族字段“全能运动员,”盖的应用级别:血管造影术,细胞追踪,LCD,智能材料,发光二极管,指纹检测,爆炸物检测,有机光波导细菌筛选,食品质量监测,化学传感器,图像的细胞器,AIE出现,并逐渐打破透视技术的国际垄断,以及相关产品。

四,AIE技术和应用

应用技术和材料主要有三个AIE类别:

(A)和开发的材料和器件的光电转换效率的应用程序

目前,中国正面临着在能源领域的巨大需求,环保的照明和显示各种工具的开发是一个必然的趋势。随着基于OLED的显示和照明,例如,可应用于多种场景普及折叠显示屏,灵活的照明,但是代表性材料功能单一,以及全套的进口设备已全部依赖进口,中国缺乏自主知识产权的如荧光,磷光金属材料系统。

1,一种低成本的三维成像和绿色照明

AIE OLED材料具有的特性,固体材料,以确保高的光致发光激子的利用效率,一个特殊的机制来提高发光材料,制造成品率可以是低成本,低滚降,高表现力的设备,建立在AIE可以开发绿色光需要具有一系列电材料,装置和工艺专有设备,以满足能量。

量子计算应用,自旋电子学光通信,光保密性和3D显示“圆偏振排放”技术,该行业痛点光学组件还依赖于进口,通过材料和器件的CPL的掺杂的非AIE(圆偏振)的支持中,高效率偏振材料,肉眼立体显示多角度的,低成本的三维成像装置。

2,简化分配LED

LED是步骤,其中:分配,除了进口原料基本电流依赖性,有分配的分散性差,能量转移不足,导致对环境的严重污染将更缺点。根据AIE的原理,白色光可以产生单分子抗卡莎规则,新理论与充分利用光的DMT发射电平,有效地降低了设备的成本并简化制备工艺,AIE和丰富的色彩,在组合与现有的分配过程。

(B)高灵敏度和高特异性智能材料和设备

新病毒引起冠的愿望在全球流行,环境监测,公共安全和卫生只会增加,多级的,复杂的和高通量的材料和设备测试领域,都需要市场,发展中国的原创智能材料和设备也将有助于打破国外垄断在这一领域。

1,早期发现钾疾病的

金属离子的情况下,现有的常规材料不能使用的钾离子的荧光测定可视化,以及使用钾离子探针AIE照明荧光材料,以帮助人体发现钾疾病,当人体钾时,可引起全身无力,疲劳,降低的心脏速率,头晕,早期发现,及时患者钾补充剂,载体心脏拉伸和柔韧性,以及调节心脏节律,维持健康运作。

2,银或汞的污染物的量

在另一方面,纳米银产物增殖,美白袪斑和其他皮肤护理产品也常常发现,汞或银,广泛的来源,和汞离子的过量AIE荧光灯照明探针材料可以有效地识别有害污染事。多食新鲜最关心的是公共项目,尤其是鱼类海鲜,我们将AIE材料应用于气体监测挥发性胺可以很容易找到的地方鲑鱼的时候,人们吃得放心。

3,集成工业污染检测

有毒气体或废物的产业,无色,无味,对人体健康造成长期损害产生,一直是社会关注的问题,唯一的工业排放测试行业的痛点,不仅费时检测时间,而且每个仅检测特定种情况下,混合系统的故障,也少便携式检测器。AIE解决疼痛的上述技术来看,由于多个单个反应AIE,选择性好,精度高,例如,有机气体监测可视内容,可以被应用到的测试的挥发性有机化合物(VOC)含量的化学区域中,检测到的有机磷(沙林); 可以适用于监视甲醛(福尔马林)的含量,VOC含量检测的室内环境。测试为其它常见气体,包括二氧化碳气体监测,工厂排放的气体分析的高浓度; 可视化监测水含量,水分含量可被包装和纤维测试。

如图4所示,压力敏感材料

此外,AIE可以用作压敏材料,飞机风洞实验。产生的人造通道中空气流动管道,设计用来研究对象的气流中,从而导致空气动力学效果以及热压缩试验中,测量飞行物体的空气的相对运动受到阻力,提高了准确性,飞机在安全的相应增加。作为压敏材料作为详细的轻微程度,足以检测细胞运动。

最后,施加到有机基板上,选择性识别和监测的葡萄糖,氨基酸和选择性地检测和爆炸物选择性识别的识别。

(三)高的分辨率和对比度成像和示踪材料和器件

随着人口老龄化,人们对健康要求的提高,医疗保健,生物技术,制药等领域有巨大的需求,AIE可以是微观过程和治疗方式,如视觉和动态监测的形式呈现,根据准确的就医,生活质量的整体提高。

如图1所示,成像和示踪剂线粒体

所述AIE精度高,可存在于生产示踪剂检测和成像的细胞的线粒体,线粒体可以说,能量植物细胞,人的力量是所有的源极。AIE通过成像,荧光色线粒体可调,区分生物体高分辨率和对比度的自发荧光。技术可应用于研究试剂,病理学研究和药物筛选,包括患者的线粒体形态正常实验对比,由此确定是否原发病; 或监视特定进程中,确定处理的芯的步骤; 作为药物,可以前后服用药物,以帮助推动医务人员后线粒体比较有效地确定该药物是否; 多个医疗人员可进行活性在特定细胞,而不是从所述主体抽出,不再细胞寿命,直观的和动态的成像,以使条件的最佳判断。

2,新的癌症治疗的希望

它抓住了与癌症色变,例如,AIE精密医疗,带来新的希望的治疗癌症。首先是帮助医生从癌细胞的线粒体区分,癌症早期筛查,我们发现了一种AIE材料可以精确地跟踪逃走癌细胞,发光聚集在癌细胞,正常细胞,但然后视而不见,这有能力有机会成为癌症早期诊断的一种新手段,将来。在治疗的过程中,AIE可以是肿瘤或癌细胞和其它组织的长期跟踪和发展,甚至可能的化学检测,预测和高灵敏度的控制的非常少量的。

在手术时,肿瘤边缘呈锯齿状,医生移除过程非常具有挑战性的,因为网络不被切断,它会留下隐患复发,如切除过多,这给患者遭受不必要的伤害。在这方面,使用AIE细胞器成像材料,仅在肿瘤的大小毫米,精确的呈现可以是通过荧光,医生能够准确地仅切割癌细胞。我们已经进行了初步的实验AIE于大型动物的荧光导航手术,并取得了良好的效果。

3,细菌和病毒快速测试

除了快速诊断和治疗癌症,细菌,真菌,病毒和医学界都渴望技术,受地形目前行业的痛点是难以辨认的细菌,病毒,如化验必须依靠每一培养时间上是过慢,病毒传播不等人,大规模爆发,后果不堪设想。在材料AIE阵列传感器芯片中的细菌,可以细菌,真菌物种之间区分; AIE和双通道quastions定量分析,该病毒的检测精度高达99%。我们进行的实验包括寨卡病毒检测。

4,毛细管查看

另一个原因是血管闭塞引起严重的疾病。近/远红外成像AIE点,其可以是血管深度图像的超高亮度,逐层通过快速非侵入性扫描和三维建模,如窄4.4微米的毛细管血流速度和的情况下,可以显示,医生可以理解的血液粘度,从而定位潜在血栓形成,预防中风。

如图5所示,光声/光热治疗化合物

虽然AIE材料在生物应用中,主要以在荧光颜色或强度的变化的优点,但稍微修改的分子设计,AIE材料分子可以被分配不同的功能,例如在定向化疗荧光,既可以作为荧光材料AIE示踪剂而且作为癌细胞的治疗剂,在光声成像引导光热治疗中,具有溶液的内AIE更多分子运动,使得激发能量被释放为热,高效光声成像和光热治疗,诊断和简化处理程序,集成施加材料。

6,原百分百中国

应用归纳以上三类,场景链接能源,空气,水,食品,医疗,保健,与人们的生活。AIE,一方面为现有技术的系统提供更好的材料,并有效地提高图像质量的同时实现精确的导航定位手术切除,诊断和治疗的集成。着眼于专利是属于我们的,可以打破国外垄断,生物荧光探针的全球商业化的,主要是因为是传统的ACQ材料,外国公司控制其知识产权,效益是远远低于昂贵的材料AIE。中国原创AIE具有长期,稳定,低成本,普惠性强等优点; 我们期待着它在业界的成就,并有效地促进人民的健康状况的改善。

我自己从技术中国南方大学材料科学与工程学院,AIE高级研究所也设在南方科技中国大学毕业,我是在黄埔军校的精神定位为“黄浦实验室”。因为他们拥有一流的基础科学和技术人员专家应用,文章是不是考察人们的关注以应用为导向的产品为导向的,具有中国特色的真正的突破,是世界公认的创新从原来的适应能力新的应用转型之路。以AIE的研究材料作为扩大生物,医学,环境科学等的应用外的基石,集成器件制造商,智能分析和大数据云平台资源,由中国制造领导创建,有效地满足生产需要人们的生活,打通最后一公里着陆科技成果。

V。未来的计划:技术降落的三大方向

(A)光电转换装置和材料的高效率

该行业面临的当前问题是负担得起的设备,材料是国外垄断,价格高; 打算开发从以下四个步骤应用。

第一步:OLED材料筛选

合适的材料稳定性评价筛选系统和AIE匹配材料,明确专利和技术转移所有权分配,基于发光材料包括,空穴 - 电子匹配型材料,阳极和阴极材料,等。,以避免干扰专利商用。

步骤:生产线和过程的性能参数的初步评估是确定

使用的工业设备结构,制备大尺寸和顶发射器件,以获得生产线的性能分析,高重现性和稳定的数据参数。

第三步:中试生产线参数和连续性能评价

合成和纯化筛选散装材料,获得大规模生产线的工艺参数,如其它商业考虑资金操作的基础的。

第四步:企业孵化器

和OLED公司签订了购房合同,进口产品替代齐全。

(B)高灵敏度智能材料和设备

该行业面临的核心问题是材料的选择性检测,以及测试设备及耗材脱节,真正到了三个阶段。

步骤1:确定材料选择和应用场景和对象的形式来测量

专利调查和转让。场景包括:确定玻璃化转变温度; 食品农药测定,如金属,有机化合物等; 受监控的环境VOC(例如甲醛等); 有针对性的分析物监测特定疾病,如全血,血浆,组织切片等。。

第二步:AIE相容的材料的系统和检测方法和形式

AIE全球互联网以及材料和专利库,以及屏蔽材料系统验证,性能这当然重复性和稳定性; 相容的常规光学检测方法,如气/液; 折射率/光强度/浅色; 自动/手动和类似物; 算法优化光谱采集硬件和软件,包括图像识别,高频谱分析,数据传输驱动器。

第三步:初步原型集成和稳定性测试和反馈

当技术和市场估值的成熟显著,可以孵化和商业运作的融资。

(三)高的分辨率和对比度成像和示踪材料和器件

行业面临的当前问题,生物荧光探针领域,包括高附加值和关键材料的垄断。

第一步:针对不同类型的生物材料的应用场景的筛选系统,筛选和专利转让

并提高平台的整体性能和AIE材料专利文库中筛选材料体系和验证; 细胞器示踪剂浓度开发选择性的探针来说,双光子探针和远红外线,涂覆的纳米颗粒和相关技术。

第二步:生产和生物稳定性对照探针,试剂包装,储存和运输技术

微流体设备的发展,涡流环技术,挤出技术:散装有机荧光量子点的制备,包括稳定性。上不同的形式,如固体,液体,悬浮液的产品,它的稳定性控制,调节适当的储存条件下,包装和冷链解决方案。

第三步:市场培育和推广生物探针的

埃伊纳已成功销往深圳,天津和Sigma-Aldrich公司有限公司。。Aegina轮渡其中生物技术是第一公司获得专利权科大,根据生产AIE材料,生物成像,以提供创新的解决方案来解决所面临的荧光材料存在的业务问题。

第四步:建立大型设备的开发和分析平台的独家供应

一方面,建立超深多光子的,另一方面成像光学系统和平台,建立临床检验技术转移中心。

发展(d)特约代理商和设备

由于某些行业的特殊性,独特,通用试剂器件的需求是很难介入; AIE柔性材料可以适用于下列三种特定部门:

1,高分辨率的指纹材料和快速筛查技术

固态指纹粉已经进入了营销合作伙伴包括法医技术产品供应商,广州科技有限公司。有限公司。 鹰岛; 以及其它类似的产品:喷涂泡沫指纹和指纹长波长的激发,以避免UV光激发,安全人员的保护; 傻瓜收集系统稳定,快速的筛选系统和云链接。

2,潜血红拭子识别材料和图像采集系统

产品包括大面积喷涂泡沫识别的潜血,成本低,无毒,更有选择性成像,适合于人类和动物来源; 此外,我们还与政治学中心展品的中国大学合作,持续的高清晰度显示速率影像学的发展。

3,药物基材料与传感器芯片AIE快速分析仪

醉驾检测工具是非常受欢迎的,但不是醉酒驾驶后,毒品祸害低驱动更好,但没有实时的药物测试剂带来的危机道路安全。使用AIE材料,与核酸适体选择性地结合于特定种类的药物的,可以发现到海洛因,吗啡,可待因等; 另外,传感器芯片阵列药物开发和数据采集系统中,从血液,呼叫气体或流体药物测试是否驱动。捣毁毒贩在外地,由设备集成AIE材料,及相关耗材和便携式发展而发展,便于实地调研。

总体而言,从产品进入实际应用登陆AIE材料,“新材料”,“新装备”两条腿走路。一方面是销售领域和渠道拓展辅材料和高价值的商品AIE试剂,打破了国外品牌在荧光探针领域的垄断地位; 同时,对现有设施,替代国外产品检测设备和试剂盒等发展的基础上,。走出困境的检测与长期供应国外控制的地区,改变“以药养医”的战略主动权的竞争未来。

在新设备,重点AIE的研究和所需的应用程序,编制综合材料,集数字化,检测分析等领域的资源设备集成方面,该系统开发的AIE专用设备具有实际应用,替代了国外品牌目前市场占有率,并通过独立的培训,并建立联合实验室等战略,加快现有的检测设备更新换代的产业化努力。

合作的AIE产业化模式有三:一是,设立一个长期的投资计划,乐于分享投资成果联合实验室计划; 另一种是股份制企业模型来预测清晰锐利比股份分配给建立合作关系; 第三,AIE具体的项目支持,产生明确的目标量。

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