寧波材料所在配位鍵精準(zhǔn)調(diào)控有機(jī)室溫磷光用于熒光-余輝雙模式加密取得進(jìn)展
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的同時(shí)，虛假信息和假冒偽劣商品等問題日益嚴(yán)重，對(duì)國家安全、社會(huì)正常秩序以及人民健康、財(cái)產(chǎn)等構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。近年來，科研人員開發(fā)了熒光標(biāo)簽、全息、水印等光學(xué)技術(shù)與材料體系用于信息加密與防偽。依賴這些方法，相關(guān)問題得到了一定程度的緩解，但這些為人熟知的加密與防偽體系容易被仿制，造成假冒偽劣、信息泄露等問題依然層出不窮。因此，急需開發(fā)先進(jìn)的光學(xué)加密與防偽技術(shù)，并研制新型光學(xué)材料以提高加密與防偽的安全等級(jí)。有機(jī)室溫磷光材料（room temperature phosphorescence, RTP）在關(guān)閉激發(fā)光源后仍能持續(xù)發(fā)光一段時(shí)間，可為信息加密與防偽提供額外的時(shí)間維度。然而，如何精準(zhǔn)地調(diào)控RTP發(fā)光性能（強(qiáng)度、壽命、余輝持續(xù)時(shí)間等）依然是一個(gè)難以解決的科學(xué)問題。該問題的有效解決將有望實(shí)現(xiàn)按需獲得特定的RTP性能以更好地應(yīng)用于信息加密、余輝防偽等領(lǐng)域。
近年來，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室智能高分子材料團(tuán)隊(duì)陳濤研究員和樂曉霞副研究員一直致力于復(fù)合發(fā)光材料的可控構(gòu)建及其在信息存儲(chǔ)與加密、偽裝與防偽等方面的應(yīng)用研究（Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 606; Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202311347; Adv. Mater., 2023, 35, 2300615; Angew. Chem.Int. Ed., 2023, 62, e202300417; Adv. Mater. 2022, 34, 2107452; Adv. Mater., 2022, 34, 2201262; Acc. Chem. Res. 2022, 55, 16, 2291; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 21890; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 3640）。近日，該團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一系列余輝性能精確可調(diào)的RTP材料，并結(jié)合多色熒光建立了高安全等級(jí)的熒光-余輝雙模式加密與防偽體系。
文中，科研人員受到海洋夜光藻晝夜顏色變化啟發(fā)，報(bào)道了一系列肉眼可見具有長(zhǎng)波長(zhǎng)熒光和短波長(zhǎng)余輝的特殊材料體系，其兼具梯度余輝和多色熒光的特點(diǎn)，可以很好地應(yīng)用于高安全等級(jí)的信息加密與防偽（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，在有機(jī)RTP材料體系中引入動(dòng)態(tài)的鑭系配位可以實(shí)現(xiàn)高效的配體到鑭系金屬離子的光敏化能量轉(zhuǎn)移。這樣可控的能量轉(zhuǎn)移不僅可以實(shí)現(xiàn)熒光連續(xù)變化，還可以精準(zhǔn)調(diào)控余輝強(qiáng)度、壽命和持續(xù)時(shí)間?；诙嗌珶晒馀c精準(zhǔn)的余輝梯度，建立了具有高安全等級(jí)的熒光-余輝雙模式加密與防偽體系。由于材料具有優(yōu)異的透明性（可見光區(qū)的透過率>90%），因此在日光燈下不可獲取正確信息，具有極好的信息隱蔽性。紫外燈下，可依賴多色熒光顯現(xiàn)完整的信息。但只在關(guān)閉紫外燈后，才能進(jìn)一步獲取真正的目標(biāo)信息。這樣的多級(jí)加密體系可在很大程度上杜絕信息的泄露與破譯?？蒲腥藛T進(jìn)一步憑借精確、可控的余輝梯度與多色熒光，發(fā)展了具有時(shí)空分辨特點(diǎn)的熒光-余輝雙模式防偽體系。所構(gòu)建的防偽圖標(biāo)在日光燈下不可見，紫外燈下能顯現(xiàn)所隱藏的圖案。更重要的是，在撤去紫外光源后，防偽圖標(biāo)將產(chǎn)生連續(xù)的時(shí)空變化，具有難以仿制的優(yōu)點(diǎn)。這種性能精準(zhǔn)可控的復(fù)合RTP材料及余輝-熒光雙模式加密與防偽不僅為未來新型光學(xué)材料的開發(fā)奠定基礎(chǔ)，而且將啟發(fā)新一代加密與防偽技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。
該工作以題為“Precisely Coordination-Modulated Ultralong Organic Phosphorescence Enables Biomimetic Fluorescence-Afterglow Dual-Modal Information Encryption.”發(fā)表于Advanced Functional Materials 上（Adv. Funct. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adfm.202310043.）。本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFB3204301）、國家自然科學(xué)基金（22205249）、中國博士后科學(xué)基金（2021TQ0341、2022M723252）、浙江省自然科學(xué)基金（LQ23B040002）、寧波市自然科學(xué)基金（2021J203）、中國科學(xué)院寧波材料所所長(zhǎng)基金（2021SZKY0305）等項(xiàng)目的資助。（原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310043）
圖1 仿生構(gòu)建配位調(diào)控的有機(jī)室溫磷光及其熒光-余輝雙模式加密
課題組鏈接：https://smartpolymers.nimte.ac.cn
（海洋關(guān)鍵材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）