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中科院福建物構(gòu)所黃偉國研究員團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.：非熒光聚合物 - 用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和多維信息加密的非傳統(tǒng)防偽油墨
2023-06-25  來源：高分子科技

  近日，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃偉國研究員團(tuán)隊(duì)在Adv. Mater.上發(fā)表了題為“Conventional Non-Fluorescent Polymers: Unconventional Security Inks for Data Storage and Multi-Dimensional Photonic Cryptography”的研究論文。



  熒光/磷光分子的快速發(fā)展極大地促進(jìn)了防偽油墨的研究，并顯著地推動(dòng)了信息加密方式和防偽技術(shù)的開發(fā)。然而，由于其相對(duì)簡單的讀出方式（例如紫外光照射，或讀取余輝信息）、光漂白現(xiàn)象、成本較高等問題，傳統(tǒng)的防偽油墨正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文開發(fā)了一種基于非熒光聚合物的多維數(shù)據(jù)加密方法，其中非熒光聚合物油墨作為數(shù)據(jù)加密的“Lock”，而具有反剛致變色的熒光團(tuán)分子作為“Key”。通過“Lock - Key”機(jī)制，熒光團(tuán)分子可以“點(diǎn)亮”聚合物油墨，從而解密數(shù)據(jù)信息。整個(gè)過程中的熒光發(fā)射是由聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、共聚物序列和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)所決定。與熒光團(tuán)的本征熒光發(fā)射相比，解密后的信息在紫外光下表現(xiàn)出不同強(qiáng)度、波長和手性的熒光發(fā)射。此外聚合物的多樣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、多元的結(jié)構(gòu)單元排列和隨機(jī)纏繞的形狀，使得它們難以被模仿破譯。因此，該多維數(shù)據(jù)加密方法很好地克服了傳統(tǒng)熒光/磷光油墨的缺點(diǎn)，為高安全性油墨設(shè)計(jì)提供了新思路。 



  三種聚合物pPFPA、PMMA和PEtsOx作為油墨，分別在基底上寫下“Time”，“will”和“tell”，自然光和紫外光下都不可見。為了解密這些信息，需要使用SN、DN、SE或DE熒光分子選擇性地“點(diǎn)亮”聚合物油墨，其中F2與三種聚合物之間的相互作用最強(qiáng)，所形成的分子間電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物（CTC）的能隙最小。而如果使用不含菲啉基團(tuán)的熒光分子（例如TF3、DH或TPA）處理基底，則無法解密加密信息。值得注意的是，這些熒光分子的本征熒光都為藍(lán)色，在與聚合物相互作用后會(huì)發(fā)射不同顏色熒光，這為數(shù)據(jù)解密和防偽提供了豐富靈活的選擇。 



  進(jìn)一步，將含有三種聚合物的矩陣定義為“Lock”矩陣，三種熒光分子的矩陣定義為“Key”矩陣，“Output”矩陣是由“Lock”和“Key”矩陣中相對(duì)應(yīng)位置的兩個(gè)元素疊加。在基于“Lock - Key”機(jī)制的3×3數(shù)據(jù)加密矩陣中，有20,000個(gè)“Key”矩陣和40,000,000種“Output”矩陣，不僅難以被破譯、仿造和反向設(shè)計(jì)，而且很容易驗(yàn)證，進(jìn)一步增加矩陣大小會(huì)繼續(xù)提高安全級(jí)別。這項(xiàng)非熒光聚合物作為防偽墨水的研究工作具有十分廣泛的應(yīng)用前景。


  本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金和中國福建光電信息科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的資助。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303641

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