假冒偽劣產品橫行,嚴重危害人民的生命和財產安全,干擾經濟秩序,損害我國形象。根據全球品牌假冒偽劣產品報告(GBCR),2018年,由于假冒偽劣產品的影響,服飾、針織品、鞋、化妝品、手包、手表等產品損失近98億美元。目前,科研人員主要利用配位聚合物、等離子體納米顆粒、量子點、響應性有機分子等材料來制備防偽標簽,但是有幾個因素仍制約其在杜絕假冒偽劣產品上的應用。第一,目前制備的防偽標簽極易被復制;第二,目前制備的防偽標簽都是光致發光樣品,有光漂白的問題。
針對上述問題,鄭遠輝教授團隊通過以包裹染料分子的銀/二氧化硅核殼納米顆粒為信息基元,利用掩膜光刻技術輔助的自組裝方法,制備出廉價、無損的不可復制防偽標簽。利用此信息基元的表面等離子體共振、熒光及拉曼信號進行多重加密,同時利用Image J的方法對圖片進行比對,并對不可復制防偽標簽進行解密。此項研究工作為用于防偽的不同自組裝納米材料提供了一個簡單可行的思路。
圖1. 以包裹染料分子的銀/二氧化硅核殼納米顆粒為信息基元制備出不同圖案的不可復制防偽標簽的暗場圖片及熒光圖片。
在此基礎上,鄭遠輝教授團隊和李福山教授團隊以II-VI族半導體量子點為墨水,利用噴墨打印機制備出廉價、無損、隱蔽、智能手機讀取及人工智能驗證的不可復制防偽標簽。在375nm光的激發下,量子點分別呈現出紅綠藍三色,通過打印的方法形成花狀的不可復制防偽圖紋,首次利用人工智能的方法對不可復制防偽標簽進行解密,此項研究工作為快速解密不可復制防偽標簽提供全新的策略。
圖2. 人工智能解密原理:(a)解密過程示意圖;(b-g)6張數據庫的防偽標簽;(h-m)6張在不同亮度、角度、放大倍數、清晰度及包含以上因素的熒光圖片;(n-s)6張不在數據庫的防偽標簽;(t,u)真假防偽標簽的相似度。
該團隊進一步利用自組裝方法將配位聚合物(cupric bromide complex of pyrazine 1,4-dioxide)涂在利用光刻技術制備的圖案上,制備出色彩豐富、電腦視覺解密的不可復制防偽標簽。利用表面增強薄膜干涉實現防偽標簽在明場顯微鏡下展現多種顏色的圖案,從根本上解決了光漂白的問題,且最低密容量可高達3739。利用電腦視覺的方法對不可復制防偽標簽進行解密,準確率高達100%。此項研究工作為制備廉價、可大規模生產的不可復制防偽標簽提供堅實理論基礎。
圖3. 電腦視覺解密原理。a(1-6)6張數據庫的防偽標簽;b(1-6)6張在不同亮度、角度、放大倍數、清晰度及包含以上因素的明場圖片;c(1-6)6張不在數據庫的防偽標簽;(d,e)真假防偽標簽的相似度;(f)在不同相似度臨界值下的驗證正確率和錯誤率。
以上相關成果分別發表在Advanced Materials (Adv. Mater. 2016, 28, 2330-2336), 第一作者和通訊作為為鄭遠輝教授,新南威爾士大學Justin Gooding 教授為共同通訊作者;Nature Communications (Nat. Commun. 2019, 10, 2409), J. Mater. Chem. C (DOI: 10.1039/c9tc04615a), 福州大學物信學院的劉洋博士和化學學院韓斐博士為共同第一作者,福州大學物信學院的李福山教授和福州大學化學學院的鄭遠輝教授為共同通訊作者。
目前,鄭遠輝教授團隊正在招聘研究生,博士后和科研助理,歡迎對光學加密和顯示研究有興趣的朋友加盟。聯系方式:yuanhui.zheng@fzu.edu.cn。
論文鏈接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.201505022
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10406-7
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/TC/C9TC04615A#!divAbstract
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