《AFM》北航刘明杰/宁波所陈涛：多相荧光有机水凝胶实现动态防伪

荧光图案显示出响应外部刺激的独特颜色变化，对于它们在防伪中的应用具有相当大的意义。然而，仍然缺乏具有高安全级别的智能荧光图案，呈现加密信息的动态显示。最近，北航和中科院宁波材料所科研团队通过两步互穿技术制造了一种荧光有机水凝胶，导致含有聚（N，N-二甲基丙烯酰胺）（PDMA）水凝胶网络的萘二甲酰亚胺部分（DEAN，绿黄色荧光单体）共存。

图1 用于动态防伪的荧光有机水凝胶 p(DMA-DEAN)/p(SMA-SPMA) 的示意图。

带有螺吡喃部分的聚甲基丙烯酸十八烷基酯 (PSMA) 有机凝胶网络（SPMA，光致变色单体）。由于独特的异构网络，随着照射时间的延长，荧光颜色通过荧光共振能量转移（FRET）过程经历从绿色到黄色再到红色的连续变化。此外，当 H+ 引入系统时，SP 单元在紫外光下表现出转化为质子化部花青 (MCH+) 而不是部花青 (MC)，从而抑制 FRET 过程。通过选择性地用 H+ 处理，荧光有机水凝胶可以作为加密秘密信息的有效平台，使它们更难以伪造。

图3 A) 四种状态之间的可逆转化，包括螺吡喃 (SP)、部花青 (MC)、质子化部花青 (MCH+) 和质子化螺吡喃 (SPH+)。B) 不同状态（DEAN-SP、DEAN-MC 和 DEAN-MCH+）下有机水凝胶的荧光光谱。C) 通过编程掩模的帮助，用 H+ 溶液部分处理整块有机水凝胶实现的图案化示意图。照片显示程序模式的动态荧光解密，例如 D) CAS、E) 太极和 F) 玫瑰在暴露于紫外线下 8 分钟。

图4 基于荧光有机水凝胶的高级信息加解密，呈现动态荧光变化。A) 二进制代码包含有用代码（带红色线框）和假代码，但只有前者在紫外线照射下会发生颜色变化，导致信息解密“2021”。B) 包含“I ♡ CHN”隐藏信息的 8×37“像素化”有机水凝胶阵列可以通过紫外线进行解码。C）由“像素化”阵列（25×25）有机水凝胶组成的二维码只有在解密的二维码是吸血鬼时才能被智能手机扫描。

相关论文以题为Heterogeneous Fluorescent Organohydrogel Enables Dynamic Anti-Counterfeiting发表在《Advanced Functional Materials》上。通讯作者分别是中国科学院宁波材料技术与工程研究所陈涛研究员，和北京航天航空大学刘明杰教授。

参考文献：

doi.org/10.1002/adfm.202108365