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北京化工大學(xué)郭金寶教授課題組、東南大學(xué)李全院士團(tuán)隊(duì)《Nat. Commun.》:基于液晶光子膠囊的光觸發(fā)全彩色圓偏振發(fā)光
2023-06-02  來源:高分子科技

  隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,信息安全引起了廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)加密手段二維碼僅有一道加密工序,易于破解和仿制,開發(fā)先進(jìn)材料來實(shí)現(xiàn)多級信息加密成為了研究熱點(diǎn)。圓偏振發(fā)光(CPL)材料所攜帶的波長、強(qiáng)度、手性等信息在信息防偽與加密領(lǐng)域嶄露頭角,膽甾相液晶(CLC)的螺旋超結(jié)構(gòu)具有手性放大和刺激響應(yīng)性能,是誘導(dǎo)產(chǎn)生高發(fā)光不對稱因子(glum)的CPL的優(yōu)良介質(zhì)。然而,小分子液晶的流動性限制了實(shí)際應(yīng)用;而聚合物液晶的剛性網(wǎng)絡(luò)抑制了分子的光異構(gòu)化。如何發(fā)展多重響應(yīng)、精確調(diào)控、較高glum值、易于加工的CPL材料成為了一個挑戰(zhàn)。


  近日,北京化工大學(xué)的郭金寶教授課題組與東南大學(xué)李全院士團(tuán)隊(duì)合作,報(bào)道了具有光觸發(fā)全彩色CPL的液晶光子膠囊(LCPCs)在多級信息加密領(lǐng)域的應(yīng)用。本研究在LCPCs中構(gòu)建了從手性供體(S)-CNB到非手性分子開關(guān)DGDRF?rster共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)平臺,制備了顏色可調(diào)控的固體薄膜。LCPCs的流動液芯為DGDR的光異構(gòu)化提供了充足的空間,聚合物殼具優(yōu)異的加工性能。通過逐步FRET過程,實(shí)現(xiàn)了從藍(lán)色發(fā)射到紅色發(fā)射的光調(diào)控,顏色遷移多達(dá)160 nmFRET效率高達(dá)94.0%。這些LCPCs由于能量和手性轉(zhuǎn)移的協(xié)同效應(yīng),CPL從初始藍(lán)色發(fā)射到RGB三色信號的光轉(zhuǎn)換,最大glum值可達(dá)-0.11。并且由于每個時(shí)間節(jié)點(diǎn)的FRET效率不同,LCPCs的發(fā)射色表現(xiàn)出很強(qiáng)的時(shí)間依賴性。通過將不同質(zhì)量比的三色LCPCs混合在聚乙烯醇中,制備了光調(diào)控全彩色CPL薄膜。由于全彩色CPL存儲密度大、安全級別高,這些LCPC薄膜在信息加密領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 



  基于LCPC薄膜的光調(diào)控?zé)晒庾兩r(shí)間響應(yīng)以及CPL的特性,展示了4D信息加密與解密的概念。使用6LCPC薄膜制備了高安全級別的條形碼,隨著輻照時(shí)間t的增加,條形碼從初始的1D藍(lán)色熒光碼逐漸變?yōu)?/span>3D全彩色CPL碼。此外,這些光響應(yīng)LCPC薄膜的熒光強(qiáng)度可以描述為tRGB組分的函數(shù),具有自己特定的I-t曲線。在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn),每個LCPC薄膜具有不同的RGB分?jǐn)?shù)變化率,可以將預(yù)設(shè)的數(shù)值輸入電腦作為解密的重要組成部分。設(shè)計(jì)的條形碼對應(yīng)三組ASCⅡ二進(jìn)制代碼,當(dāng)薄膜的RGB分?jǐn)?shù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)一致時(shí),電腦輸出信號“1”,否則輸出信號“0”。解密過程所需的密碼本被設(shè)置成(顏色通道數(shù),輻照時(shí)間,偏振狀態(tài)),如(590sCPL)意味著條形碼只有在5種顏色狀態(tài)、符合90sLCPC薄膜的RGB組分、讀取CPL信息的條件下才能夠成功解密。這種集成熒光、時(shí)間響應(yīng)、全彩色發(fā)射和CPL特性的LCPC薄膜展示了在多級信息加密領(lǐng)域的強(qiáng)大潛力。


 

  論文信息:Photo-Triggered Full-Color Circularly Polarized Luminescence Based on Photonic Capsules for Multilevel Information Encryption.

  Siyang Lin, Yuqi Tang, Wenxin Kang, Dr. Hari Krishna Bisoyi, Prof. Jinbao Guo*, Prof. Quan Li*

  https://doi.org/10.1038/s41467-023-38801-1

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