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  隨著經濟和科學技術的日益發展，制假和售假的手段和方法也變得更加隱蔽。無論是社會生產還是社會管理，都更加需要更加精密的防偽技術。近年來，利用光子晶體的可變結構色實現安全防偽效果在科學研究和工業生產領域都引起廣泛的關注。近日，大連理工大學武素麗教授設計了一種可用作防偽標簽的多層光子晶體結構：該結構以CdS光子晶體作為信息層，該信息層由于CdS的高折射率體現低角度依存的穩定結構色，保證信息的準確傳遞；以聚合物反蛋白石多孔膜作為信息遮蓋層，該層在正常隱藏狀態下顯示具有明顯角度依存的結構色；當采用酒精濕巾擦拭時，遮蓋層可實現不透明-透明切換，實現信息的解碼，顯示CdS信息層圖案。相關工作以“Low-Angle-Dependent Anticounterfeiting Label Decoded by Alcohol Tissue Wiping Based on a Multilayer Photonic Crystal Structure”為題發表在國際期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

圖1 防偽標簽的結構示意及效果展示圖

圖2 單側防偽結構的制備及效果展示

  首先制備了單面的防偽結構，如圖所示，在隱藏狀態下，薄膜在接近垂直觀察時呈現出源自于上層反蛋白石光子晶體層的紅色結構色，由于無序多孔結構的多重散射效應，信息層的圖案被隱藏。在酒精濕巾擦拭下，屏蔽層孔洞中的空氣迅速被酒精取代。酒精和聚合物之間相近的折射率使得其透明度大幅度提高，因此出現了CdS層的亮綠色的汽車圖案。隨著多孔結構中酒精的揮發，亮綠色的汽車圖案消失，紅色的結構色重新出現。此外，由于CdS層和上層反蛋白石光子晶體層的有效折射率差異較大，兩種結構所產生的結構色展示出不同的角度變色效果，提高了防偽標簽的復雜程度。在隱藏模式下，源上層反蛋白石光子晶體層的結構色隨角度的變化，從紅色漸變為藍色，展現出豐富的色彩輸出。在顯示模式下，源自CdS層的結構色則保持為綠色，提供了穩定的顏色輸出。

圖3 雙側防偽結構的制備和效果展示

  為了增強防偽能力，在單側結構的基礎上設計了雙面防偽標簽。如圖3所示，首先制備了正反面不同圖案和顏色的信息層（背面：綠色車形，正面：橙紅色花形）。以不同粒徑的CdS微球分別構筑了花形圖案和車形圖案，并在兩者之間引入不透明的CdS無序結構以消除兩側信息之間的相互影響。在自然光下，防偽標簽表現出雙面紅色的結構色。用酒精濕巾擦拭標簽的一側時，綠色汽車的圖案立即顯露出來。擦拭另一側時，則立即顯示出橙紅色花朵的圖案。隨著酒精的揮發，標簽的兩側迅速恢復到原來的紅色狀態，圖案被隱藏起來，兩側的解碼效果互不影響。綜上所述，該防偽標簽具有雙面防偽效果，通過酒精紙巾擦拭，即可實現不同側信息的隱藏和顯現。此外，鮮明、低角度依賴性的結構色，更有利于實現信息的穩定表達。

  小結：作者將高折射率的CdS光子晶體引入多層結構中，設計了具有精密防偽能力的結構色標簽。具有亮麗的低角度依存結構色的CdS信息層確保了信息傳輸的穩定性，聚合物反蛋白結構賦予了防偽標簽信息隱藏狀態下隨角度變化的多彩變色效果。酒精濕巾擦拭下可實現透明-不透明切換的聚合物屏蔽層則賦予結構簡單的解碼方式。該標簽在日常防偽領域表現出極大的應用潛力。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04901

  下載：Low-Angle-Dependent Anticounterfeiting Label Decoded by Alcohol Tissue Wiping Based on a Multilayer Photonic Crystal Structure