寧波材料所在瞬態(tài)熒光水凝膠用于多級信息加密-解密-自擦除方面取得進展
在這個信息技術(shù)高度發(fā)展的時代，我們的日常生活被海量的數(shù)據(jù)、信息充斥著，人們在感受信息獲取便捷的同時，也遭受著機密信息泄露所帶來的困擾。隨著可打印墨水、可擦寫基底等信息存儲材料的出現(xiàn)，安全碼、全息防偽、熒光識別等信息加密-解密方法的發(fā)展，虛假信息、隱私泄露等問題得到了一定程度的緩解。但是，未經(jīng)過適當處理的解密信息存在二次泄露的危險，因此，亟需設(shè)計并制備能夠在信息解密后對其進行及時銷毀的先進信息存儲設(shè)備，來提升信息的安全性。
近年來，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所陳濤研究員課題組在智能熒光水凝膠體系的設(shè)計及水凝膠基信息存儲、相應(yīng)加密-解密技術(shù)的開發(fā)方面取得了一系列的研究進展 （ACS Sensor, 2018, 3, 2394; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1704568; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58,16243; Sci. China Mater.2019, 62, 831; ACS Macro Lett. 2019, 8, 937; Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1905514; Angew Chem Int Ed, 2020, doi.org/10.1002/anie.202007506）。
近期，陳濤研究員課題組和北京航空航天大學(xué)劉明杰教授課題組合作，報道了一種具有瞬態(tài)熒光性能的智能水凝膠并將其用于多級信息存儲，實現(xiàn)了信息的加密-解密-自擦除。該工作通過在聚丙烯酰胺水凝膠網(wǎng)絡(luò)中原位引入尿酶（urease），利用尿酶-尿素催化反應(yīng)，原位實現(xiàn)萘酰亞胺熒光基團從質(zhì)子化狀態(tài)（DEAN-H+）向去質(zhì)子化狀態(tài)（DEAN）的轉(zhuǎn)變，達到快速降低水凝膠熒光強度的效果。除了能發(fā)生質(zhì)子化-去質(zhì)子化反應(yīng)過程外，萘酰亞胺熒光基團還能與不同金屬離子（Zn2+、Al3+）配合，在維持水凝膠熒光強度的同時，降低熒光水凝膠熒光強度減弱的速率（在尿素溶液中）?；诖?，金屬離子Zn2+、Al3+可以通過離子印染技術(shù)引入水凝膠表面，以實現(xiàn)加密信息的輸入。但由于不同金屬離子與萘酰亞胺熒光基團的配位能力不同，在解密的過程中（尿素溶液處理），熒光減弱的速率不同，從而實現(xiàn)水凝膠表面熒光強度的時空調(diào)控，多級加密信息的解密-自擦除。
該工作以題為“Spatiotemporal regulation of fluorescence in a urease-embedded hydrogel for multistage information security”的論文發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202011645。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃（2019YFC1606600、2019YFC1606603、2018YFB1105100）、國家自然科學(xué)基金（51873223、51773215、21774138）、中國博士后科學(xué)基金（2020M671828）等項目的資助。
圖1 瞬態(tài)熒光水凝膠的設(shè)計及其用于多級信息加密-解密-自擦除
圖2 多級信息解密過程
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