中國(guó)科學(xué)院院士、香港中文大學(xué)(深圳)理工學(xué)院院長(zhǎng)唐本忠是一位熱情、開(kāi)朗、樂(lè)觀(guān)的科學(xué)家。他的做事態(tài)度是“甘之若飴”,他的生活信條是“樂(lè)在其中,樂(lè)在空與時(shí)以外”。

對(duì)于唐本忠來(lái)說(shuō),如今在大學(xué)里每天思考如何探索和改造世界的日子,是40多年前那個(gè)在鄉(xiāng)下“修理地球”的插隊(duì)知青所不能預(yù)見(jiàn)的美好?!澳菚r(shí)候怎么會(huì)想到能有今天?時(shí)代潮流波瀾壯闊,一個(gè)個(gè)體就像蒼茫大海中的一葉小舟,是改革開(kāi)放的浪潮撥正了我們的航路,將我們帶進(jìn)了一片充滿(mǎn)希望的港灣?!?/p>

是科學(xué)之光,照亮了他隨著時(shí)代潮流不斷奮進(jìn)的逆襲人生路。

?

讀書(shū):如饑似渴

讀書(shū),是唐本忠從童年開(kāi)始的愛(ài)好?!皠偵闲W(xué)一年級(jí)時(shí),新發(fā)的課本有股油墨味道,我發(fā)自?xún)?nèi)心地覺(jué)得很香。那份‘書(shū)香’,到現(xiàn)在我還記憶猶新?!?/p>

1957年2月出生于湖北潛江的唐本忠,是家里6個(gè)兄弟中的老五。母親是家庭主婦,父親是副食品加工廠(chǎng)廠(chǎng)長(zhǎng)。父親一個(gè)人不到50元人民幣的工資,卻要養(yǎng)活一家8口。貧窮是唐本忠小時(shí)候印象最深刻的記憶。

他至今還記得自己第一次買(mǎi)書(shū)的經(jīng)歷。那時(shí)的他,尚是懵懂小兒,用8分錢(qián)從新華書(shū)店買(mǎi)回了一本連環(huán)畫(huà)小人書(shū)。書(shū)還沒(méi)捂熱,就被父親發(fā)現(xiàn)了。生氣的父親要他去書(shū)店退了書(shū),拿回了那8分錢(qián)。

沒(méi)錢(qián)買(mǎi)書(shū)的孩子,抓起一切免費(fèi)的書(shū)報(bào)來(lái)讀。唐本忠家里哥哥多,他就看哥哥們讀過(guò)的課本;廢品收購(gòu)站里有廢舊書(shū)報(bào),他去找來(lái)讀;聽(tīng)說(shuō)同學(xué)家里有沒(méi)看過(guò)的書(shū),他借過(guò)來(lái)連夜讀完。

“我那時(shí)是小孩兒,嘴甜,跟廢品收購(gòu)店的老師傅混熟了,就能進(jìn)去找書(shū)看?!碧票局一貞洠趶U品店里看過(guò)古書(shū)、舊書(shū)、破書(shū)、各式各樣殘缺不全的報(bào)章雜志……小說(shuō)都是沒(méi)頭沒(méi)尾的,不知如何開(kāi)頭和如何結(jié)尾的《朝陽(yáng)花》《苦菜花》《林海雪原》《青春之歌》等小說(shuō)被他翻來(lái)覆去地不知讀了多少遍?!妒f(wàn)個(gè)為什么》《科學(xué)家談21世紀(jì)》等科普書(shū)也吸引了他求知的眼球。

?

唐本忠(后排左二)少年時(shí)期的全家福照片。(資料照片)

?

讀書(shū)習(xí)慣培養(yǎng)了他的自學(xué)能力。小學(xué)時(shí),潛江花鼓劇團(tuán)招小演員,錄用了唐本忠。因?yàn)樗眢w太弱,練不好武功,3個(gè)月試用期后被辭退回學(xué)校。小學(xué)生唐本忠一下子缺了3個(gè)月的課,找不到老師補(bǔ)習(xí),只好自己翻課本自學(xué),居然也能無(wú)師自通。“其實(shí)后來(lái)主要靠自學(xué)。因歷史原因,從小學(xué)二年級(jí)一直到高中畢業(yè),都沒(méi)有好好上過(guò)學(xué),沒(méi)受過(guò)系統(tǒng)訓(xùn)練和教育?!碧票局艺f(shuō)。

唐本忠1974年高中畢業(yè)后下鄉(xiāng)插隊(duì),干上了被下鄉(xiāng)插隊(duì)知青們稱(chēng)為“修理地球”的重體力活:挖河。在“修理地球”后一個(gè)個(gè)筋疲力盡的黑夜里,沒(méi)有電燈,唐本忠堅(jiān)持在煤油燈的煙熏火燎下看書(shū)。文學(xué)、藝術(shù)、美學(xué)、歷史、政治經(jīng)濟(jì)學(xué)……一遍遍重讀身邊可以找到的各種書(shū)籍。

下鄉(xiāng)兩年后,唐本忠被第一冶金建設(shè)公司機(jī)械修配廠(chǎng)制氧車(chē)間招工進(jìn)城,到了武漢。工余時(shí)間,他也在捧著書(shū)讀。1977年,他聽(tīng)到了恢復(fù)高考的風(fēng)聲,馬上決定:考大學(xué)!

工友的媽媽是一冶圖書(shū)館管理員,從落滿(mǎn)灰塵的書(shū)架上拿出幾本工人夜校用的數(shù)理化教材給他;制氧車(chē)間的書(shū)記批準(zhǔn)他不來(lái)上班,在宿舍自學(xué)備考;團(tuán)支書(shū)見(jiàn)他夜晚在馬路邊借路燈光讀書(shū),認(rèn)為車(chē)來(lái)車(chē)往太危險(xiǎn),把他介紹到也有子女備考的老職工家里借光復(fù)習(xí)。

如饑似渴的讀書(shū)記憶,貫穿了唐本忠的整個(gè)青少年時(shí)代。書(shū)中閃現(xiàn)的人類(lèi)文明的光輝,點(diǎn)亮了他求知若渴的眼睛;社會(huì)上一個(gè)又一個(gè)好心人的幫助,讓他感受了貧瘠大地上的人性溫暖。

?

1982年,唐本忠(中)在大連外國(guó)語(yǔ)學(xué)院培訓(xùn)班學(xué)習(xí)日語(yǔ)時(shí)與同學(xué)在海邊合影。(資料照片)

?

機(jī)會(huì):迎難而上

人生的道路雖然漫長(zhǎng),但要緊處常常只有幾步。

1977年12月的高考,是改變唐本忠命運(yùn)的關(guān)鍵一步:他幸運(yùn)地被廣東化工學(xué)院(現(xiàn)華南理工大學(xué))重化系高分子化工專(zhuān)業(yè)錄取。

這是中斷了10年才恢復(fù)的高考,報(bào)考人數(shù)高達(dá)570萬(wàn),錄取人數(shù)低至27.3萬(wàn),錄取率僅為4.8%,是中華人民共和國(guó)成立后歷屆高考中錄取率最低的一屆。在唐本忠的記憶里,當(dāng)時(shí)同廠(chǎng)復(fù)習(xí)參考的職工和職工子弟好幾百人,考完后被通知參加體檢的只有包括他在內(nèi)的3個(gè)人。

回憶起這次迎難而上的嘗試,唐本忠很坦然:“人生有機(jī)會(huì)就得盡量去抓,抓不抓得住那是另外一回事。你不去考一定不會(huì)上大學(xué),你去考的話(huà)就有可能上。”

無(wú)論成功概率多么低,當(dāng)機(jī)會(huì)來(lái)臨時(shí),都要盡一切努力去爭(zhēng)取。這是生性積極樂(lè)觀(guān)的唐本忠,在面對(duì)命運(yùn)轉(zhuǎn)折時(shí)的一貫態(tài)度。

1978年初進(jìn)入大學(xué)后,基礎(chǔ)薄弱的唐本忠,最初并不算拔尖。同班同學(xué)從十幾歲到三十幾歲都有,個(gè)個(gè)都努力學(xué)習(xí)。有的人數(shù)學(xué)好,幾乎沒(méi)有不會(huì)做的題,智商碾壓同學(xué);有的人英語(yǔ)強(qiáng),在其他同學(xué)從ABC開(kāi)始學(xué)英語(yǔ)時(shí),已經(jīng)有能力閱讀全英文專(zhuān)業(yè)書(shū)。

“雖然起點(diǎn)低,但是可以努力走高?。 碧票局颐磕晔罴俣疾换丶遗菰趯W(xué)校圖書(shū)館。4年后,他考取了公費(fèi)留學(xué)生,被教育部選派到日本京都大學(xué)攻讀高分子專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位。

進(jìn)了京都大學(xué),唐本忠發(fā)現(xiàn),自己又成了人群中起點(diǎn)最低的那個(gè)。語(yǔ)言沒(méi)過(guò)關(guān):公費(fèi)留學(xué)考英語(yǔ),考取后卻被派往日本,赴日前只在大連外國(guó)語(yǔ)學(xué)院學(xué)了半年日語(yǔ)。專(zhuān)業(yè)水平不足:“中國(guó)大學(xué)生里最優(yōu)秀的一批人被選拔出國(guó),結(jié)果一出去真的傻眼了,當(dāng)年日本大學(xué)生的科研水平比我們大學(xué)的教師水平還高?!碧票局艺f(shuō)。

日本導(dǎo)師東村敏延教授和增田俊夫教授是世界知名的高分子合成專(zhuān)家。唐本忠被分配做關(guān)于高分子熱裂解、放射性分解、機(jī)械性能評(píng)估、氣/液分離等方面的研究。但他意識(shí)到,化學(xué)的核心基礎(chǔ)是合成。為了學(xué)習(xí)有機(jī)合成技術(shù),唐本忠主動(dòng)替日本同學(xué)干活,晚上在實(shí)驗(yàn)室練習(xí)做小分子單體合成。“大家都認(rèn)為我合成很厲害,實(shí)際上合成是我自學(xué)的,在夜深人靜之時(shí)練出來(lái)的?!闭f(shuō)起當(dāng)初的成功“偷師”,唐本忠現(xiàn)在還有幾分得意。

?

唐本忠院士在學(xué)術(shù)論壇上演講。(資料照片)

?

唐本忠于1985年和1988年從京都大學(xué)先后獲得碩士和博士學(xué)位,之后他在住友化學(xué)和NEOS株式會(huì)社實(shí)習(xí)和工作了一段時(shí)間。1989年唐本忠遠(yuǎn)赴加拿大,到多倫多大學(xué)從事博士后研究。

多倫多大學(xué)是加拿大最好的大學(xué),但他過(guò)去時(shí)恰巧遭遇了上世紀(jì)90年代初期的世界經(jīng)濟(jì)衰退。博士后的工資已經(jīng)很低,但如果導(dǎo)師拿不到新的研究經(jīng)費(fèi),博士后必須尋找新的導(dǎo)師。從1989年至1994年,唐本忠在加拿大5年間換了4個(gè)課題組。“當(dāng)時(shí)非常痛苦,我在哪個(gè)地方都拼命努力干,但卻不得不頻繁改換方向。”唐本忠說(shuō),苦難也能成就人,現(xiàn)在回過(guò)頭看,跟4個(gè)教授做不同課題,讓自己的視野變得更加開(kāi)闊。他的研究感悟是:“看問(wèn)題,視角很重要;做研究,需要有融會(huì)貫通的本事?!?/p>

1994年,唐本忠到香港科技大學(xué)任助理教授,開(kāi)始了帶學(xué)生、領(lǐng)團(tuán)隊(duì)的獨(dú)立研究生涯。

從19歲到37歲,唐本忠實(shí)現(xiàn)了從下鄉(xiāng)知青到武漢工人,再到廣州大學(xué)生、京都研究生、多倫多博士后、香港助理教授的多次身份轉(zhuǎn)換。

37歲才做助理教授,從一個(gè)側(cè)面反映了他人生道路的曲折?!拔疫@一輩子都是‘痛并快樂(lè)著’。我起步晚,一直都在爬坡,但我享受爬坡的快樂(lè)?!碧票局艺f(shuō),人不能沒(méi)有追求,但追求伴隨著痛苦,做研究其實(shí)就是自找難題。迎難而上,克服困難,就會(huì)得到幸福。

?

發(fā)光:逆向突破

唐本忠在香港科技大學(xué)工作了20多年,歷任助理教授、副教授、教授、講座教授,做了一件引領(lǐng)性的研究工作——聚集誘導(dǎo)發(fā)光。這件顛覆性工作,帶著一點(diǎn)偶然性因素。

上世紀(jì)80年代末,在日本讀研期間,唐本忠為了“偷師”有機(jī)合成技術(shù),經(jīng)常最后一個(gè)離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室,需要負(fù)責(zé)關(guān)水、關(guān)燈、關(guān)門(mén)。有一次,他想把一種叫做六苯基噻咯(HPS)的小分子通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合方式做成高分子,目標(biāo)沒(méi)有實(shí)現(xiàn),倒是在純化HPS時(shí)意外地長(zhǎng)出了一塊大結(jié)晶。深夜離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室時(shí),他關(guān)燈后突然瞥見(jiàn)這塊結(jié)晶發(fā)出漂亮綠光。那時(shí),唐本忠的興趣在高分子合成,因此沒(méi)有沿著發(fā)光方向?qū)PS進(jìn)行深入研究。

2001年,受有機(jī)發(fā)光二極管研究的刺激,人們爭(zhēng)相研發(fā)高效有機(jī)發(fā)光材料。已成為教授的唐本忠又想起那塊在黑夜中散發(fā)美麗光芒的晶體,就安排學(xué)生去研究HPS分子的發(fā)光性質(zhì)。

學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)意外發(fā)現(xiàn),HPS分子在稀溶液中不發(fā)光,在溶劑揮發(fā)后變成干點(diǎn)時(shí)卻可受激發(fā)光。這種現(xiàn)象與當(dāng)時(shí)已寫(xiě)入教科書(shū)的光物理學(xué)常識(shí)ACQ效應(yīng)正好相反。ACQ即“聚集猝滅發(fā)光”:發(fā)光分子在稀溶液里可高效發(fā)光,在濃溶液中或者固態(tài)時(shí),越聚集光越弱,直至完全消失。

學(xué)生在2001年觀(guān)察的與ACQ效應(yīng)完全相反的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,引起唐本忠關(guān)注。他洞燭先機(jī),將這種現(xiàn)象定義為AIE,意即“聚集誘導(dǎo)發(fā)光”。

發(fā)光,是物質(zhì)把吸收的能量轉(zhuǎn)化為光輻射的過(guò)程。分散發(fā)光的ACQ分子多是具有平面結(jié)構(gòu)的芳香族化合物,結(jié)構(gòu)剛硬,就像一張大光盤(pán)。而聚集發(fā)光的HPS分子,其中心噻咯環(huán)上有6個(gè)用單鍵連起來(lái)的苯環(huán),每個(gè)苯環(huán)都可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),就像一個(gè)螺旋槳。

唐本忠由此提出了分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限(RIR)的工作機(jī)制:HPS分子在分散狀態(tài)下,激發(fā)態(tài)的能量可以通過(guò)分子內(nèi)苯環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式消耗掉,因此不發(fā)光。但當(dāng)這些分子聚集時(shí),分子間錯(cuò)落堆架,螺旋槳沒(méi)有空間旋轉(zhuǎn),運(yùn)動(dòng)受限,能量就通過(guò)輻射途徑發(fā)射,因此越聚集越發(fā)光。

他還推斷:ACQ分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)剛硬,很難運(yùn)動(dòng),因此單分子可發(fā)光。但當(dāng)分子聚集時(shí),就像一張張光盤(pán)疊到一起,被激發(fā)的高能量激發(fā)態(tài)分子“盤(pán)”和未被激發(fā)的低能量基態(tài)分子“盤(pán)”,因?yàn)橛H密接觸發(fā)生能量轉(zhuǎn)移,無(wú)需輻射躍遷就把能量耗散掉,使得發(fā)光減弱甚至消失。

隨著研究的進(jìn)展,唐本忠將AIE機(jī)理從分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)受限(RIR)擴(kuò)展至更通用的分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)受限(RIM)模型。除了旋轉(zhuǎn),分子也可震動(dòng)。分子聚集之后,分子內(nèi)震動(dòng)受限也可使聚集體發(fā)光增強(qiáng),從而產(chǎn)生AIE效應(yīng)。

“一個(gè)正確的機(jī)理或者模型應(yīng)有雙重作用:它應(yīng)可幫助理解以前觀(guān)察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,更重要的是指導(dǎo)將來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?!?/strong>唐本忠介紹,HPS分子顏值雖高,卻有合成步驟繁瑣、分離純化困難等缺點(diǎn)。在RIM模型指導(dǎo)下,團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了四苯基乙烯(TPE)的AIE體系,創(chuàng)造了一系列同樣具備越聚集越發(fā)光的AIE特性,卻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便宜易得的TPE分子群。現(xiàn)在,TPE已經(jīng)成為一個(gè)由中國(guó)科學(xué)家打造的“品牌分子”。

?

唐本忠院士在香港中文大學(xué)(深圳)校園里。經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者佘惠敏攝

?

創(chuàng)新:無(wú)疆之域

?
? ? ? ?在20年潛心研究中,唐本忠團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出各種顏色的AIE分子,集齊了覆蓋整個(gè)可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍(從藍(lán)光到紅光)并延展至近紅外區(qū)域的聚集誘導(dǎo)發(fā)光材料體系。
?
? ? ? ?這些AIE材料用途十分廣泛:可用于生物檢測(cè),甄別腫瘤和正常細(xì)胞;可用于測(cè)定水體污染物,快速判斷污染源;可用于制作高效節(jié)能的有機(jī)發(fā)光二極管顯示屏……
?
? ? ? ?AIE是一個(gè)典型的原始創(chuàng)新,新概念的提出和新材料的創(chuàng)制都是革命性的科研成果,不斷吸引全球科學(xué)家從事相關(guān)研究,發(fā)表論文數(shù)和引文數(shù)均呈指數(shù)增長(zhǎng)。2016年,AIE納米粒子被頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》列為支撐即將來(lái)臨的納米光革命的四大納米材料之一,且是其中唯一一種由中國(guó)科學(xué)家原創(chuàng)的新材料。
?
? ? ? ?加拿大科學(xué)家貝琳達(dá)·海涅教授說(shuō):“今天,我們討論聚集不能不提聚集誘導(dǎo)發(fā)光。自從唐本忠團(tuán)隊(duì)的研究成果發(fā)表以來(lái),毫不夸張地說(shuō),這個(gè)研究領(lǐng)域經(jīng)歷了爆炸式的發(fā)展?!?/strong>
?
? ? ? ?開(kāi)拓了這一全新研究領(lǐng)域的唐本忠,2009年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士,并以AIE這一成就獲得了2017年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。目前已在國(guó)內(nèi)外科學(xué)雜志上發(fā)表研究論文1600余篇,被引用12萬(wàn)余次。
?
? ? ? ?推翻了教科書(shū)經(jīng)典論斷的AIE,也走進(jìn)了大學(xué)課堂,被納入本科實(shí)驗(yàn)課,成為展示光物理核心概念的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。AIE甚至成為高考和奧賽考題,影響從大學(xué)擴(kuò)展至中學(xué)。
?
? ? ? ?自幼喜好讀書(shū)的唐本忠,讀得進(jìn)書(shū),也跳得出書(shū),不讓自己被書(shū)本套住?!拔矣X(jué)得到大學(xué)為止,基礎(chǔ)知識(shí)要學(xué)好。到研究生后,就不要被已有的知識(shí)束縛,要學(xué)會(huì)批判性地思考問(wèn)題。”

? ? ? ?“其實(shí)AIE效應(yīng)很普遍,我們觀(guān)測(cè)到AIE現(xiàn)象之前,也有人看到過(guò)這種現(xiàn)象,但卻被人們忽視了?!碧票局艺f(shuō)。AIE創(chuàng)新閃爍著哲學(xué)的光芒。當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與教科書(shū)不符時(shí),不要輕易下結(jié)論是自己錯(cuò)了,要想到也許實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)示著一個(gè)新的突破。“做研究就是‘見(jiàn)人皆所見(jiàn),思人所未思’。要敢于跳出框框,力爭(zhēng)比巨人看得更高更遠(yuǎn)?!?/strong>

?

在香港科技大學(xué)工作期間,唐本忠在實(shí)驗(yàn)室里展示其科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的發(fā)射各種顏色的AIE材料。(資料照片)

?

?

? ? ? ?唐本忠如今最享受的時(shí)光,就是徜徉在科學(xué)探索的海洋中,尋找五彩繽紛的神奇海貝。未來(lái),他希望建設(shè)一個(gè)聚集體科學(xué)研究的大平臺(tái),創(chuàng)造新知識(shí),培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生,率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在“簇發(fā)光”等研究領(lǐng)域有所發(fā)現(xiàn)、有所發(fā)明、有所創(chuàng)造。
?
? ? ? ?在唐本忠看來(lái),最偉大的科學(xué)研究有兩個(gè)層次:一是改變世界面貌。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主高錕的光纖,就改變了人們的生活方式。二是改變?nèi)藗兊乃枷搿?/strong>愛(ài)因斯坦的相對(duì)論,就改變了人們的思維方式?!耙慈ジ淖?nèi)藗兊乃季S方式,要么去改變世界的面貌,這就是我的科學(xué)夢(mèng)想、人生追求?!碧票局艺f(shuō)。

?

? ? ? ?新聞來(lái)源:經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)