科學之光照亮人生路
本報記者 佘惠敏
中國科學院院士、香港中文大學（深圳）理工學院院長唐本忠是一位熱情、開朗、樂觀的科學家。他的做事態度是“甘之若飴”，他的生活信條是“樂在其中，樂在空與時以外”。
對於唐本忠來説，如今在大學裏每天思考如何探索和改造世界的日子，是40多年前那個在鄉下“修理地球”的插隊知青所不能預見的美好。“那時候怎麼會想到能有今天？時代潮流波瀾壯闊，一個個體就像蒼茫大海中的一葉小舟，是改革開放的浪潮撥正了我們的航路，將我們帶進了一片充滿希望的港灣。”
是科學之光，照亮了他隨着時代潮流不斷奮進的逆襲人生路。
讀書：如飢似渴
讀書，是唐本忠從童年開始的愛好。“剛上小學一年級時，新發的課本有股油墨味道，我發自內心地覺得很香。那份‘書香’，到現在我還記憶猶新。”
1957年2月出生於湖北潛江的唐本忠，是家裏6個兄弟中的老五。母親是家庭主婦，父親是副食品加工廠廠長。父親一個人不到50元人民幣的工資，卻要養活一家8口。貧窮是唐本忠小時候印象最深刻的記憶。
他至今還記得自己第一次買書的經歷。那時的他，尚是懵懂小兒，用8分錢從新華書店買回了一本連環畫小人書。書還沒捂熱，就被父親發現了。生氣的父親要他去書店退了書，拿回了那8分錢。
沒錢買書的孩子，抓起一切免費的書報來讀。唐本忠家裏哥哥多，他就看哥哥們讀過的課本；廢品收購站裏有廢舊書報，他去找來讀；聽説同學家裏有沒看過的書，他借過來連夜讀完。
“我那時是小孩兒，嘴甜，跟廢品收購店的老師傅混熟了，就能進去找書看。”唐本忠回憶，他在廢品店裏看過古書、舊書、破書、各式各樣殘缺不全的報章雜誌……小説都是沒頭沒尾的，不知如何開頭和如何結尾的《朝陽花》《苦菜花》《林海雪原》《青春之歌》等小説被他翻來覆去地不知讀了多少遍。《十萬個為什麼》《科學家談21世紀》等科普書也吸引了他求知的眼球。
讀書習慣培養了他的自學能力。小學時，潛江花鼓劇團招小演員，錄用了唐本忠。因為他身體太弱，練不好武功，3個月試用期後被辭退回學校。小學生唐本忠一下子缺了3個月的課，找不到老師補習，只好自己翻課本自學，居然也能無師自通。“其實後來主要靠自學。因歷史原因，從小學二年級一直到高中畢業，都沒有好好上過學，沒受過系統訓練和教育。”唐本忠説。
唐本忠1974年高中畢業後下鄉插隊，幹上了被下鄉插隊知青們稱為“修理地球”的重體力活：挖河。在“修理地球”後一個個筋疲力盡的黑夜裏，沒有電燈，唐本忠堅持在煤油燈的煙熏火燎下看書。文學、藝術、美學、歷史、政治經濟學……一遍遍重讀身邊可以找到的各種書籍。
下鄉兩年後，唐本忠被第一冶金建設公司機械修配廠製氧車間招工進城，到了武漢。工餘時間，他也在捧着書讀。1977年，他聽到了恢復高考的風聲，馬上決定：考大學！
工友的媽媽是一冶圖書館管理員，從落滿灰塵的書架上拿出幾本工人夜校用的數理化教材給他；製氧車間的書記批准他不來上班，在宿舍自學備考；團支書見他夜晚在馬路邊借路燈光讀書，認為車來車往太危險，把他介紹到也有子女備考的老職工家裏借光複習。
如飢似渴的讀書記憶，貫穿了唐本忠的整個青少年時代。書中閃現的人類文明的光輝，點亮了他求知若渴的眼睛；社會上一個又一個好心人的幫助，讓他感受了貧瘠大地上的人性温暖。
機會：迎難而上
人生的道路雖然漫長，但要緊處常常只有幾步。
1977年12月的高考，是改變唐本忠命運的關鍵一步：他幸運地被廣東化工學院（現華南理工大學）重化系高分子化工專業錄取。
這是中斷了10年才恢復的高考，報考人數高達570萬，錄取人數低至27.3萬，錄取率僅為4.8%，是新中國成立後歷屆高考中錄取率最低的一屆。在唐本忠的記憶裏，當時同廠複習參考的職工和職工子弟好幾百人，考完後被通知參加體檢的只有包括他在內的3個人。
回憶起這次迎難而上的嘗試，唐本忠很坦然：“人生有機會就得儘量去抓，抓不抓得住那是另外一回事。你不去考一定不會上大學，你去考的話就有可能上。”
無論成功概率多麼低，當機會來臨時，都要盡一切努力去爭取。這是生性積極樂觀的唐本忠，在面對命運轉折時的一貫態度。
1978年初進入大學後，基礎薄弱的唐本忠，最初並不算拔尖。同班同學從十幾歲到三十幾歲都有，個個都努力學習。有的人數學好，幾乎沒有不會做的題，智商碾壓同學；有的人英語強，在其他同學從ABC開始學英語時，已經有能力閲讀全英文專業書。
“雖然起點低，但是可以努力走高啊！”唐本忠每年暑假都不回家泡在學校圖書館。4年後，他考取了公費留學生，被教育部選派到日本京都大學攻讀高分子專業博士學位。
進了京都大學，唐本忠發現，自己又成了人羣中起點最低的那個。語言沒過關：公費留學考英語，考取後卻被派往日本，赴日前只在大連外國語學院學了半年日語。專業水平不足：“中國大學生裏最優秀的一批人被選拔出國，結果一出去真的傻眼了，當年日本大學生的科研水平比我們大學的教師水平還高。”唐本忠説。
日本導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家。唐本忠被分配做關於高分子熱裂解、放射性分解、機械性能評估、氣/液分離等方面的研究。但他意識到，化學的核心基礎是合成。為了學習有機合成技術，唐本忠主動替日本同學幹活，晚上在實驗室練習做小分子單體合成。“大家都認為我合成很厲害，實際上合成是我自學的，在夜深人靜之時練出來的。”説起當初的成功“偷師”，唐本忠現在還有幾分得意。
唐本忠於1985年和1988年從京都大學先後獲得碩士和博士學位，之後他在住友化學和NEOS株式會社實習和工作了一段時間。1989年唐本忠遠赴加拿大，到多倫多大學從事博士後研究。
多倫多大學是加拿大最好的大學，但他過去時恰巧遭遇了上世紀90年代初期的世界經濟衰退。博士後的工資已經很低，但如果導師拿不到新的研究經費，博士後必須尋找新的導師。從1989年至1994年，唐本忠在加拿大5年間換了4個課題組。“當時非常痛苦，我在哪個地方都拼命努力幹，但卻不得不頻繁改換方向。”唐本忠説，苦難也能成就人，現在回過頭看，跟4個教授做不同課題，讓自己的視野變得更加開闊。他的研究感悟是：“看問題，視角很重要；做研究，需要有融會貫通的本事。”
1994年，唐本忠到香港科技大學任助理教授，開始了帶學生、領團隊的獨立研究生涯。
從19歲到37歲，唐本忠實現了從下鄉知青到武漢工人，再到廣州大學生、京都研究生、多倫多博士後、香港助理教授的多次身份轉換。
37歲才做助理教授，從一個側面反映了他人生道路的曲折。“我這一輩子都是‘痛並快樂着’。我起步晚，一直都在爬坡，但我享受爬坡的快樂。”唐本忠説，人不能沒有追求，但追求伴隨着痛苦，做研究其實就是自找難題。迎難而上，克服困難，就會得到幸福。
發光：逆向突破
唐本忠在香港科技大學工作了20多年，歷任助理教授、副教授、教授、講座教授，做了一件引領性的研究工作——聚集誘導發光。這件顛覆性工作，帶着一點偶然性因素。
上世紀80年代末，在日本讀研期間，唐本忠為了“偷師”有機合成技術，經常最後一個離開實驗室，需要負責關水、關燈、關門。有一次，他想把一種叫做六苯基噻咯（HPS）的小分子通過開環聚合方式做成高分子，目標沒有實現，倒是在純化HPS時意外地長出了一塊大結晶。深夜離開實驗室時，他關燈後突然瞥見這塊結晶發出漂亮綠光。那時，唐本忠的興趣在高分子合成，因此沒有沿着發光方向對HPS進行深入研究。
2001年，受有機發光二極管研究的刺激，人們爭相研發高效有機發光材料。已成為教授的唐本忠又想起那塊在黑夜中散發美麗光芒的晶體，就安排學生去研究HPS分子的發光性質。
學生在做實驗時意外發現，HPS分子在稀溶液中不發光，在溶劑揮發後變成乾點時卻可受激發光。這種現象與當時已寫入教科書的光物理學常識ACQ效應正好相反。ACQ即“聚集猝滅發光”：發光分子在稀溶液裏可高效發光，在濃溶液中或者固態時，越聚集光越弱，直至完全消失。
學生在2001年觀察的與ACQ效應完全相反的實驗現象，引起唐本忠關注。他洞燭先機，將這種現象定義為AIE，意即“聚集誘導發光”。
發光，是物質把吸收的能量轉化為光輻射的過程。分散發光的ACQ分子多是具有平面結構的芳香族化合物，結構剛硬，就像一張大光盤。而聚集發光的HPS分子，其中心噻咯環上有6個用單鍵連起來的苯環，每個苯環都可以自由轉動，就像一個螺旋槳。
唐本忠由此提出了分子內旋轉受限（RIR）的工作機制：HPS分子在分散狀態下，激發態的能量可以通過分子內苯環轉動的機械運動方式消耗掉，因此不發光。但當這些分子聚集時，分子間錯落堆架，螺旋槳沒有空間旋轉，運動受限，能量就通過輻射途徑發射，因此越聚集越發光。
他還推斷：ACQ分子環狀結構剛硬，很難運動，因此單分子可發光。但當分子聚集時，就像一張張光盤疊到一起，被激發的高能量激發態分子“盤”和未被激發的低能量基態分子“盤”，因為親密接觸發生能量轉移，無需輻射躍遷就把能量耗散掉，使得發光減弱甚至消失。
隨着研究的進展，唐本忠將AIE機理從分子內旋轉受限（RIR）擴展至更通用的分子內運動受限（RIM）模型。除了旋轉，分子也可震動。分子聚集之後，分子內震動受限也可使聚集體發光增強，從而產生AIE效應。
“一個正確的機理或者模型應有雙重作用：它應可幫助理解以前觀察到的實驗現象，更重要的是指導將來的結構設計。”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。在RIM模型指導下，團隊成功研發了四苯基乙烯（TPE）的AIE體系，創造了一系列同樣具備越聚集越發光的AIE特性，卻結構簡單、便宜易得的TPE分子羣。現在，TPE已經成為一個由中國科學家打造的“品牌分子”。
創新：無疆之域
在20年潛心研究中，唐本忠團隊開發出各種顏色的AIE分子，集齊了覆蓋整個可見光波長範圍（從藍光到紅光）並延展至近紅外區域的聚集誘導發光材料體系。
這些AIE材料用途十分廣泛：可用於生物檢測，甄別腫瘤和正常細胞；可用於測定水體污染物，快速判斷污染源；可用於製作高效節能的有機發光二極管顯示屏……
AIE是一個典型的原始創新，新概念的提出和新材料的創制都是革命性的科研成果，不斷吸引全球科學家從事相關研究，發表論文數和引文數均呈指數增長。2016年，AIE納米粒子被頂級學術期刊《自然》列為支撐即將來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科學家原創的新材料。
加拿大科學家貝琳達·海涅教授説：“今天，我們討論聚集不能不提聚集誘導發光。自從唐本忠團隊的研究成果發表以來，毫不誇張地説，這個研究領域經歷了爆炸式的發展。”
開拓了這一全新研究領域的唐本忠，2009年當選為中國科學院院士，並以AIE這一成就獲得了2017年度國家自然科學獎一等獎。目前已在國內外科學雜誌上發表研究論文1600餘篇，被引用12萬餘次。
推翻了教科書經典論斷的AIE，也走進了大學課堂，被納入本科實驗課，成為展示光物理核心概念的重點實驗。AIE甚至成為高考和奧賽考題，影響從大學擴展至中學。
自幼喜好讀書的唐本忠，讀得進書，也跳得出書，不讓自己被書本套住。“我覺得到大學為止，基礎知識要學好。到研究生後，就不要被已有的知識束縛，要學會批判性地思考問題。”
“其實AIE效應很普遍，我們觀測到AIE現象之前，也有人看到過這種現象，但卻被人們忽視了。”唐本忠説。AIE創新閃爍着哲學的光芒。當發現實驗結果與教科書不符時，不要輕易下結論是自己錯了，要想到也許實驗結果預示着一個新的突破。“做研究就是‘見人皆所見，思人所未思’。要敢於跳出框框，力爭比巨人看得更高更遠。”
唐本忠如今最享受的時光，就是徜徉在科學探索的海洋中，尋找五彩繽紛的神奇海貝。未來，他希望建設一個聚集體科學研究的大平台，創造新知識，培養更多具有創新意識的學生，率領團隊在“簇發光”等研究領域有所發現、有所發明、有所創造。
在唐本忠看來，最偉大的科學研究有兩個層次：一是改變世界面貌。諾貝爾物理學獎得主高錕的光纖，就改變了人們的生活方式。二是改變人們的思想。愛因斯坦的相對論，就改變了人們的思維方式。“要麼去改變人們的思維方式，要麼去改變世界的面貌，這就是我的科學夢想、人生追求。”唐本忠説。