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原文链接:10.1002/adfm.202419483
在数字时代,开发具有时间相关输出的动态加密材料变得越来越重要。虽然许多研究已经为此目的引入了磷光、聚合物和/或自组装材料,但仍然存在诸如可操作性差、读出时间短和单模输出等挑战。
为了解决这些问题,近日,福建物构所黄伟国团队设计了三种具有不同光异构化速率的光致变色分子——DAE-B、DAE-NH 和 DAE-N。在 254 nm 照射下,DAE-B 和 DAE-NH 每次环化呈现洋红色,而 DAE-N 发出橙色荧光。值得注意的是,DAE-B 和 DAE-NH 在可见光和紫外光(254 和 365 nm)下都可见,而 DAE-N 仅在紫外光下可见。利用这些特性,开发了一种使用 DAE-B 和 DAE-NH 的时间相关动态加密系统,其中正确的消息仅在特定时间可访问,而错误的信息会在其他时间点出现。此外,将DAE-B、DAE-NH、DAE-N整合于QR码,结合扫描顺序、时间、波长,形成可见光与紫外光双模三维加密系统,不仅推动了基于时间的加密技术的发展,也为基于分子钟的加密材料的发展作出贡献。相关研究成果发表于《Adv. Funct. Mater》上。
图文解析
方案1. DAE-B、DAE-NH、DAE-N之间的反应关系及其环化反应。
图1. DAE-B、DAE-NH、DAE-N甲苯溶液在254和365nm光照射下紫外吸收光谱的变化。a)DAE-B、b)DAE-NH、c)DAE-N在254nm光照射下随时间变化的紫外吸收光谱。图示为DAE-B和DAE-NH的可见光照片,以及DAE-N开环前后的荧光照片。d)DAE-B、e)DAE-NH、f)DAE-N在365nm光照射下随时间变化的紫外吸收光谱。g)DAE-B、h)DAE-NH和i)DAE-N在254和365nm光照射下新吸收峰的强度变化。 (浓度:2.5×10−5 M,254 nm 光:2.0 mW cm−2,365 nm 光:2.0 mW cm−2,可见光:10.0 mW cm−2)。
图 2. a) DAE-N-o 和 DAE-N-c 在甲苯中的光致发光光谱。插图:DAEN-o 和 DAE-N-c 的可见光照片和荧光照片。浓度:5 × 10−4 m。b) DAE-B、c) DAE-NH 薄膜在不同结构转变周期下的灰度强度和照片。(浓度:5 mg mL−1)。d,e) 在 254 nm 光(60 s,2.0 mW cm−2)和可见光(60 s,10.0 mW cm−2)交替照射下吸光度强度的变化。浓度:2.5 × 10−5 m。从不同角度观察 DAE-N 的分子构象,分别为 f) 正面、g) 顶部、h) 侧面和 i) 分子堆积。
图 3. a) DAE-B 在滤纸上通过光掩模以 254 nm 光进行光图案化过程示意图,并通过可见光进行擦除。b) 在可见光下连续 25 次打印-擦除循环期间选定的照片。c) DAE-N 在滤纸上通过光掩模以 254 nm 光进行打印,并通过可见光进行擦除的光图案化过程示意图。d) 在 365 nm 下连续 30 次打印-擦除循环期间选定的照片。浓度:5 mg mL−1。254 nm:2.0 mW cm−2,可见光:10.0 mW cm−2,比例尺:2 cm。
图4. a) DAE-B和DAE-NH光刻和加密模式示意图,b)相应的实验结果。c)滤纸上文字褪色的照片。信息二显示句子:“没有钱,就没有学费,也没有知识。所以,金钱比知识更重要。金钱是基础”,而信息三显示句子:“知识比金钱更重要”。d) DAE-B和DAE-NH安全印刷示意图。印刷的二维码及其对应的扫描结果只能在特定时间点扫描和读取。浓度:5 mg mL−1,254 nm:2.0 mW cm−2,比例尺:2 cm。
图 5. a) 3D 时间相关数据加密示意图。b) 可见光、c) 365 nm 和 d) 254 nm 下 QR 码随时间的变化。e) 可见光、365 nm 紫外光和 2545 nm 紫外光下立方体不同侧面的扫描方法以及在不同时间点访问真实数据的方式浓度:5 mg mL−1,254 nm:2.0 mW cm−2。
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