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中科院福建物構(gòu)所黃偉國研究員團隊 Adv. Mater.:非熒光聚合物 - 用于數(shù)據(jù)存儲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)國家重點實驗室黃偉國研究員團隊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)展極大地促進了防偽油墨的研究,并顯著地推動了信息加密方式和防偽技術(shù)的開發(fā)。然而,由于其相對簡單的讀出方式(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分子作為“Key。通過“Lock - Key機制,熒光團分子可以“點亮”合物油墨,從而解密數(shù)據(jù)信息。整個過程中的熒光發(fā)射是由聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、拓撲結(jié)構(gòu)、共聚物序列和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)所決定。與熒光團的本征熒光發(fā)射相比,解密后的信息在紫外光下表現(xiàn)出不同強度、波長和手性的熒光發(fā)射。此外聚合物的多樣拓撲結(jié)構(gòu)、多元的結(jié)構(gòu)單元排列和隨機纏繞的形狀,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,為高安全性油墨設(shè)計提供了新思路。 



  三種聚合物pPFPA、PMMAPEtsOx作為油墨,分別在基底上寫下“Time”,“will”“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、SEDE熒光分子選擇性地“點亮”聚合物油墨,其中F2與三種聚合物之間的相互作用最強,所形成的分子間電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物(CTC)能隙最小。而如果使用不含菲啉基團的熒光分子例如TF3、DHTPA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色,在與聚合物相互作用后會發(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LockKey陣中相對應(yīng)位置的兩個元素疊加。在基于Lock - Key機制3×3數(shù)據(jù)加密矩陣中,有20,000Key矩陣40,000,000Output矩陣,僅難以被破譯、仿造和反向設(shè)計,而且很容易驗證,進一步增加矩陣大小會繼續(xù)提高安全級別。這項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)新實驗室的資助。


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

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