#北大事儿#【北大举办第一届“怀柔论坛”,聚焦生命健康与生物医学成像】近日,北京大学联合北京市怀柔区人民政府、北京市怀柔科学城管委会举办的第一届“怀柔论坛”开幕。论坛主题为“生命健康与生物医学成像”,旨在聚焦生命健康领域,探讨如何依托先进的生物医学成像研究设施,发现和探索关键核心科学问题,促进成像技术与基础生命科学、与临床医学尤其是精准医学等领域的交叉融合,推动后续原创性重大科学问题研究以及技术创新的开展。论坛邀请了国内相关领域著名专家学者150余人,通过学术报告及圆桌讨论的形式,进行深入的交流和探讨。https://t.cn/A6MoyCPK

把发光分子关进“笼子” 让“有机夜明珠”光芒更甚

  在鼠标、手机、玻璃杯、陶瓷杯、插销、档案袋等介质的表面,都能显示出不同清晰度的指纹,甚至指纹中的呼吸孔均能成功识别。值得一提的是,基于该类材料,研究团队还设计并制备了余辉显示屏。通过电流驱动和系统控制,首次实现了材料在余辉显示领域的应用。

  早在炎帝时期,人类就发现了长寿命发光的余辉现象,也就是人们常说的“夜明珠”,经过千百年的发展,余辉发光现象依旧常见于无机发光材料,即能发出磷光的高标准天然无机材料。近年来,科学家们一直希望设计出高效的能长时间保持余辉的有机室温磷光材料。

  这种执着,让科研工作者们距离梦想更进一步。近日,中国科学院院士黄维、南京工业大学教授安众福联合新加坡国立大学刘小钢教授,提出“发色团限域”策略,最终实现了分子态高效蓝色室温磷光,成果发表于国际顶尖学术刊物《自然·材料》。

  研究团队还“一光多用”,开发出具有多重应用价值的磷光材料器件,并尝试将其应用到指纹识别中。值得一提的是,该材料黏附指纹的能力较强,在鼠标、手机、水杯、档案袋、金属等日常生活中常见物体上,均能很好地显示出来指纹。虽然目前这些应用还处于实验室阶段,但对科研人员来说,这些探索对理解有机磷光材料分子结构、堆积方式与发光性能的关联机制具有重要意义,同时为纯有机室温磷光材料迈向新应用奠定了基础。

  妙手偶得,推开有机室温磷光世界一扇窗

  于茫茫黑夜中熠熠闪光的夜明珠,被视为人间宝物。传统的夜明珠,是一种在撤去激发光源后,仍能持续发光的特种蓄光型材料,也被称为磷光材料或长余辉材料。

  有机超长磷光材料,被业界誉为“有机夜明珠”,近年来备受关注。继2019年“有机超长磷光材料”首次入选中国科学院与科睿唯安联合发布的《研究前沿》化学与材料科学领域的Top10热点前沿后,2020年该研究方向——有机室温磷光材料再次入选。

  目前,中国、新加坡、美国、英国、日本等国科研人员在有机室温磷光材料领域做了很多重要工作,通过引入溴/碘等重原子、引入芳香碳基、形成晶体等具体方法,合成了多种有机室温磷光材料。

  “以往,室温磷光材料通常是含贵金属的无机物或金属有机化合物,这些金属在地表的丰度很低、存量有限,而且价格昂贵,例如铱、铂。所以越来越多的研究,开始集中于不含金属的纯有机磷光材料上。纯有机化合物的磷光材料,多由碳、氢、氮等元素构成,他们在地表含量高,合成相对简单,但它们要被限制在77K,即零下196摄氏度的环境中才能长时间发光。”论文的通讯作者之一安众福说,2010年他还在读博士时,开始研究能够超长时间发光的有机磷光材料,自此打开了磷光世界一扇窗。

  2010年的一个傍晚,安众福像往常一样,将有机磷光材料样品附着到硅胶板上,在关掉紫外灯的瞬间,眼前突然闪过一道亮光。

  “我不敢相信自己的眼睛,一般情况下,材料只在紫外灯照射下才会发光,关掉灯亮光也会随即消失。”安众福不甘心,又试了一遍,一闪而过的光依旧存在。他当即换了短波长的紫外灯去照硅胶板上的样品,这时,不但出现了一道余辉,还持续了10秒左右。

  安众福既惊喜又惊诧,有机材料通常很难观测到室温磷光,一般在低温下比较容易实现。而且,在有机材料科学实验中,撤去激发光源后还能发光数十微秒即为“长时间”发光,而他们观测到的磷光却可发光约10秒。他们把这种材料定义为“有机超长余辉材料”。

  在导师、中国科学院院士黄维等人的指导下,2015年,安众福所在的科研团队,在世界上首次设计并制备了多个系列的室温单组份有机长寿命磷光材料。

  受“冷冻”启发,独特结构提高发光效率

  6年前让安众福在有机室温磷光材料领域“初啼新声”的那项研究,核心在于首次提出的“H—聚集结构稳定三重态激子”的设计思想。这种结构设计的研究思路,让研究团队获得一系列新型的小分子和聚合物纯有机超长磷光材料。此次发表的成果,亦能寻得其中痕迹。

  “促进单重态和三重态之间的系间窜越,抑制三重态激子的非辐射跃迁是实现纯有机室温磷光的关键。”安众福指出,由于三重态激子的耗散途径很多,如延迟荧光、三重态—三重态湮灭等,这严重影响纯有机室温磷光性能的提升。

  “我们阅读大量文献并做了很多尝试后发现,在77K的低温环境中,被冻住的蓝磷光材料更容易高效发光。这启发我们,在室温下限制磷光材料中分子运动,是不是也可以实现蓝色磷光材料的高效发光?”安众福说,在此次研究中,团队基于强作用力的离子键,创造性地提出“发色团限域”策略,他们以均苯四甲酸(PMA)这一多羧酸化合物为研究模型,通过结构设计,合成了均苯四甲酸四钠盐(TSP)的高效蓝色室温磷光离子晶体材料。

  “这相当于把磷光材料的分子包裹在一个由离子键搭建的笼子里,离子键包围在分子周围,周围的抗衡离子将发光的分子,也就是发色团,限定在一个刚性、孤立的笼子里。各个方向的抗衡离子和发色团相互牵制,形成稳定的结构。同时,羧酸基团不仅可以形成离子键,而且还有利于促进激子的系间窜越。”安众福介绍,光激发后,有机离子晶体TSP呈现明亮的蓝色长余辉现象,其寿命可达168.39毫秒。

  “研究发现稳态光致发光光谱和磷光光谱几乎完全重叠,仅在325纳米处出现一个极小的荧光峰。较大的磷光峰占比从侧面说明了其高效的磷光效率,磷光效率高达66.9%。”安众福兴奋地说。

  一光多用,在多个领域展现应用前景

  最简单的分子却能实现最优异的磷光性能,为了进一步验证“发色团限域”策略实现分子态高效室温磷光的普适性,该团队调整抗衡离子和发色团单元,设计合成了5个蓝色磷光材料、2个绿色磷光材料和5个黄色磷光材料,均实现了长寿命、高效室温磷光。其中,蓝色室温磷光发光效率高达96.5%。

  有机离子晶体的高效长余辉和水溶性特征,也让团队看到理想照入现实的希望。他们基于离子晶体TSP制备了加密墨水,通过喷墨打印技术,将有机室温磷光材料TSP打印到需要显示的位置,实现了材料在数据安全方面的应用。

  记者看到,在一张纸上,写有“My hometown Nanjing is a charming, bustling, metropolitan city with a long history”。在普通日光下,打印出的纸张看上去平淡无奇。但关掉光源后,“Materials”的蓝色加密信息显示出来,这些蓝色字母的颜料便来自有机室温磷光材料TSP。

  基于该材料的喷墨打印加工性能,团队还打印了高精度的世界地图,进一步展示了该类材料在加密墨水方面的应用潜力。

  不仅于此,这类离子化合物还能与指纹中的油脂等富羟基结构结合,用于指纹识别。

  记者看到,在鼠标、手机、玻璃杯、陶瓷杯、插销、档案袋等介质的表面,都能显示出不同清晰度的指纹,甚至指纹中的呼吸孔均能成功识别。

  “我们将TSP材料研磨成粉末,洒在鼠标、手机等介质的表面,TSP可以与指纹中的油脂发生作用,就会显示出指纹的轮廓。”安众福解释。

  值得一提的是,基于该类材料,研究团队还设计并制备了余辉显示屏。通过电流驱动和系统控制,首次实现了材料在余辉显示领域的应用。

  “雷达探测时,会在屏幕上显示位点信息,将TSP植入雷达显示材料中,在电流驱动下,不仅实现了0—9数字的余辉显示,而且因为余辉停留的时间长,可以显示出目标移动的距离和方向轨迹,有利于雷达扫描的示踪显示。”安众福展望,这种显示效果还可以用于医学影响成像,将磷光材料注入生命组织中,在光激发后,可以清楚看到组织中的成像轮廓,但这还需要大量的实验测试。

  不过,目前的加密、指纹识别、雷达示踪等尝试都还只是在实验室阶段,要进入产业化还需要长时间的积累和验证。“科研人员的使命是应社会发展需要,不断革新,推动社会变革。”安众福说。

  来源:科技日报

[郑州暴雨 第19集]

郭亮想不明白,为什么两个多小时后才组织救援(图1)。这也是非常关键的一个难题,笔者并无把握给出充分解释,梳理与分析仅供参考。

消防负责把人救出,医护负责把人救活,两大板块是救援核心。两大板块呈现出不可思议的启动迟缓,毕竟消防和医院距沙口路站都很近,而且笔者发现,时间上似也有惊人的一致性。

一 消防板块:据冰点周刊,郑州消防18时许即接到乘客求助(图2)。

1 海滩寺:第一批赶到海滩寺的是火车站消防,是晚上近8点才收到电话(图3)。他们只用了10几分钟就赶到了海滩寺,说明路上并不困难。随后他们放弃海滩寺救援路径,又赶往沙口路站。

2 沙口路:殷全铭带队14名南阳消防员,首批赶到沙口路站。澎湃新闻问是什么时间接到命令的?答那天太忙,只顾着救援没注意时间(图4)。消防出任务哪一次不紧急?会不记录时间?14名消防员也都没记录?南阳消防队接警电话总有记录吧?时间怎么会搞不清楚?

澎湃新闻调查是晚上8.30分消防到达沙口路站(图5)。南阳消防绕路涉水500米,推算他们收到命令的时间与杨洪波的火车站消防差不太多。没有可能是晚上6点出发的,有设备的专业消防员,涉水500米不可能用两个多小时。

二 医疗板块:1 时间:九医院接到电话是什么时间?九医院陆续写了六篇文章,奇怪的是口径一致,都含糊不清:晚上8点开始,大雨一直在下,救援一直在进行(图6)。

晚上8点开始,大雨一直在下?这不是废话吗?下午开始雨哪里停过?可以说雨一直在下,但为什么用开始二字?所以,笔者认为这等于是含蓄的告诉你,晚上8点医院才收到郑州市急救中心的电话。不可能再早,如果是晚上7点接到的电话,九医院就会说晚上7点救援一直在进行。

120出车哪次不紧急?不可能不记录时间。笔者推测其管理制度是:出车时间、入院时间、患者情况,120指挥中心、医院、120车这三方都要核对。再紧急,事后也必须及时复盘核对。作为对时间极为敏感的医疗系统,不可能连这些制度都没有。所以,九医院为什么不说清楚,救援启动的准确时间?

2 严重:于逸飞、李英豪、秦杰林三位医护,在现场是看见大队医护到场后,在凌晨12点才走的(图7)。但根据九医院以及宗先生的描述,最迟晚上10点左右九医院的急诊科已赶到(图8)。大家都是在负二层救人,于逸飞等人竟然看不到?为什么还在那里苦撑到凌晨12点?

合理的解释就是:尽管九医院急诊科已赶到,但在于逸飞等人看来,根本还算不上大队人马。现场救治压力大,无法抽身,那么前半段伤亡之重可见一斑。

三 综合分析:1 指令:火车站消防、南阳消防、九医院,救援表现绝不含糊,唯一可能的问题是收到指令太迟。他们距沙口路站不敢说近在咫尺,但绝不遥远,却在出事两个多小时才陆续赶到,不可思议。谁都明白早一分钟赶到的意义,因此这是有责任的,务必要查清楚,他们收到指令的时间。

2 视角:18时10分左右,地铁组织了疏散,的确有少数乘客平安到达沙口路站点。但步道并非直达站台,想上站台还必须先跳入隧道水中,而李英豪作为第一节车厢走在靠前位置的乘客,跳入水中时水位已接近胸口(图9)。可以想象老人、小孩、孕妇、不会游泳的怎么办?而且水还在涨,大部分人又退了回去。

但是河南与郑州媒体却大量宣传,乘客疏散成功,有惊无险(图10-11)。有惊无险,随后传遍网络。须知郑州发布可不是普通媒体,是否也影响到消防和医疗两大板块的积极响应?直到当晚7.35分河南交广小佩发出求救(图12),这可能才是一个转折。九医院与临近的消防启动的时间,似乎也就是在当晚7.35之后,接近晚8点。

笔者猜想:以为疏散成功,有惊无险,救援部署未经核实曾一度放弃了救援,否则启动这么晚该如何解释?

3 疑问: 两大板块不仅迟缓,启动时间似有一致性,更奇怪的是表述启动时间上也有一致性,除了杨朝波,他们不是忘了就是模糊不清。这就奇怪了,消防和医院又不认识,哪里来的默契和一致性?

若笔者分析正确,那么从18时知情是来自乘客,救援转折也是来自乘客,没看到从地铁到救援指挥清晰的信息流转脉络。唯一看到的一次竟然还是假消息,甚至可能造成救援启动迟缓。

救援线就是生命线,望调查能把救援的交互与指令梳理清楚,这也是问责的基础。


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