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图5 AIE材料检测食品新鲜度

食品一旦不新鲜会产生胺，有一些AIE探针一见到胺就会亮，这是用生鱼片做的实验如图5，其中有一块坏了的生鱼片，但是眼睛看不出来有太大的差别，但用AIE试纸一测就发现它产生了胺。有时候我跟我的学生开玩笑，我说如果把测食物腐败的AIE材料做成一个小试纸条，中国的大妈每天买菜都带着试纸条的话，这个市场一定巨大无比。但是做老师只能有这种期待，变成产品还是需要靠企业家。
测试有毒挥发气体
AIE材料还可以检测有毒气体，比如一氧化碳、甲醛等等，现在人们买了新房子，家具、油漆含甲醛，我们的传感材料就可以检测甲醛，一有甲醛就亮，甲醛的浓度越高越亮。
工厂里面也有毒气，比如有机磷和有机氯，光气就是一种有机氯。有一个塑料叫做聚碳酸酯（PC），我相信现在很多人的眼镜应该都是塑料片的，就是用光气做的。光气一泄漏就很麻烦，我们的传感材料碰到一点点光气就会亮，能够很好地检测光气是否泄漏。
测试常见气体类
我们国家现在讲“双碳”，环境中具体有多少二氧化碳？AIE传感材料可以检测二氧化碳。利用检测二氧化碳的能力，AIE传感材料还可以用于预测火山爆发，火山爆发前，地下的熔岩活动会让很多石头熔化，里面的碳酸钙释放很多一氧化碳和二氧化碳，就像煤矿工人到地下挖煤的时候如果通风不好就会中毒。火山爆发几千度的熔浆会熔化多少石头，如果放到火山口检测二氧化碳的浓度，就可以预知火山爆发的程度。
高灵敏度的AIE智能传感材料可以用来检测空气中微量的水，湿度的检测太重要了，微电子器件是绝对不能有水的，所以电子封装非常重要，一定不能让水进去。

图6 AIE材料检测空气湿度

如图6，这种AIE材料在相对湿度是10%的时候发蓝色的光，相对湿度是60%时发绿色的光，再高变成黄色的光了。电子封装时对湿度的检测非常复杂，借助荧光检测可以让湿度信号肉眼可见。
刺激响应
AIE材料可以对外界的刺激产生响应，比如热感/力致变色材料，你给材料一个力，它的颜色就发生了变化。你把温度提高一点，它的颜色又发生其他的变化，所以这些刺激响应性AIE材料可以用来制作可擦写的纸张。
压力敏感材料
我们知道有一门学问叫做生物力学，还有一个很奇妙的东西叫“干细胞”，受精卵是干细胞，逐步分裂分化最后一直变成人的鼻子、眼睛等等，从最小的一个细胞孵化成各种不同的器官。干细胞为什么能变成各种不同的器官，肯定是发育的过程当中受力、温度、酸碱度等各种各样的东西影响。这个研究很难，我们现在有同学在做微压力敏感和高压力敏感材料，这个细胞稍微碰到一点点力，发光材料就马上变了颜色，就能更直观准确地研究细胞发育时哪里在受力，这个就叫微压力敏感，可以对微小的纳米级的力产生光信号的响应。

图7 运用AIE材料进行风洞检测

压力敏感材料还有一个很有意思的应用场景，那就是风洞检测，飞机是需要做风洞检测的，飞机在空中飞是空气不动飞机在动，风洞检测是飞机不动空气动，鼓风机对着飞机吹，检测飞机受力情况。现在的飞机风洞检测非常麻烦，有很多数学模型和很多探测器。如果现在往飞机上面一涂一吹，它受不同的力，发光的颜色、强弱不一样，马上看得非常清楚。
检测有机底物
AIE材料还能检测葡萄糖氨基酸生物酶等等有机底物，这些生物小分子大分子对人体非常重要，例如检测葡萄糖可以用来监测糖尿病等等，针对不同的有机底物，我们可以设计出各种体外体内检测的探针，荧光的高灵敏度和可视化让其在医疗健康领域大有可为。
海水淡化——应对全球水危机
世界上水的总量很多，但是干净的淡水资源是缺少的。海水淡化是大家非常想做的事情，现在有成熟的技术，但太贵了，海水淡化的技术还有很大提升空间。我们在前面讲的，AIE分子它在动的时候不发光，能量转化成热耗散了，光变成热温度就上升，我在想如果把它往海水里面一扔，太阳光一照温度升上去了，海水蒸发了，蒸发以后搜集起来就变成淡水了。太阳、海水是不需要付钱的，唯一需要付钱的就只是纳米粒子。目前我们做的纳米粒，每小时每平方米可以产生大约5公斤的纯净水，这个水纯净没有任何细菌，因为光照了以后纳米粒子会产生活性氧，把有害微生物都杀死了。
AIE高效转光技术——“粮食危机”和“碳达峰+碳中和”
另外一个就是双碳的问题，现在达到双碳目标的主要办法是减排限排，但我认为减排限排是有限度的，就像开上汽车以后再让你走路可能你会不高兴的，如果能把二氧化碳变废成宝就太好了，现在欧洲、美国已经在做蔬菜工厂，把植物放在24小时光照的植物工厂，缩短植物生长物理周期，提高空间利用度，但他们用的是灯光而不是太阳光。我的理想是能充分利用不要钱的太阳光，太阳光里面有紫外光，紫外光植物是不喜欢的，但是我们做的东西可以把紫外光变成可见光，植物也不是所有可见光都喜欢的，绿色实际上对绿色植物的生长没有多少用处，基本都被反射掉了，红色对植物的生长比较有用。刚好我们的这个技术可以要什么颜色的光给什么颜色的光，把植物不利用的那部分阳光全部转化成植物需要的阳光，这就充分利用了太阳的能源，转化了更多的二氧化碳。

图8 植物工厂运用AIE高效转光技术

我们还做了海藻的生长，海藻有一段时间非常热门，因为有些海藻里面含很多的油，在海里种海藻搜集生物柴油也是一种可观的替代能源。后来有一段时间不行了，藻的生产太慢了。我们现在用AIE材料可以让海藻的提高5—8倍。这是一箭多雕的方法，一是可以有效减碳；二是海藻可以做生物燃料；再者一些藻类还可以吃，比如现在市场上有个保健品叫“螺旋藻”。AIE增强植物光合作用是我非常感兴趣的方向，我们现在只做了海藻，下面还想做蔬菜，再做粮食、再做花朵等等，都是植物，原理是一样的，只是投入的成本比较大。 
第三类应用：高品质成像和示踪材料
细胞器选择性识别
小小细胞里面有大大的乾坤，AIE材料可以对细胞进行特异性检测和成像，根据不同的生物结构可以选择不同的材料。相较传统的商业材料，我们材料的光稳定性更好，可以长效示踪动态地监测细胞。例如，线粒体是细胞的动力工厂，它出问题了健康就会受影响，线粒体跟很多疾病都是有关系的。癌细胞的生长繁殖非常活跃，线粒体动力工厂也数量更多更忙碌，因此我们可以用线粒体来区分正常细胞和癌细胞。
如图9所示，在共同培养的时候，用检测线粒体的材料检测细胞时，正常细胞不亮但癌细胞亮。我有一个学生是名医生，他对我们的技术非常感兴趣。他说，给患者做手术时需要判断癌组织的边界，中间的大块肿瘤知道怎么切，但是旁边的正常细胞和癌细胞犬牙交错的地方就非常麻烦，有些器官不可再生，切多了患者的生活质量会受影响；如果切少一点，又存在复发风险。如果荧光材料特异性识别癌细胞的技术成熟后，就可以做到只要是癌细胞就能被点亮，只要亮的地方把它切掉就行了，这样的术中指导对医生是很有帮助的。