唐本忠院士：代码中的代码：AIE 超分子粘合剂水凝胶存储大量信息

【摘要】

随着信息技术的不断进步，对材料信息存储能力的要求越来越高。但是，信息代码资料通常只存储一条信息。为了提高其存储能力，制备了具有不同荧光颜色的聚集诱导发射（AIE）超分子粘性水凝胶，并使用“Codes in Code”方法来证明其对大量信息的存储能力。

图1 PVA、AIE-R、AIE-Y 和 AIE-B 的化学结构，以及分别与 AIE-R、AIE-Y 和 AIE-B 混合制备的水凝胶 G1、G2、G3 和 G4 的卡通图。

制备了四种不同荧光颜色的聚乙烯醇（PVA）超分子水凝胶；基于水凝胶表面的氢键，这些水凝胶可以组装成水凝胶G5，在紫外光照射下显示多种荧光颜色。当许多一维条码图案或/和二维码图案被整合到G5中时，不仅可以存储一种3D信息，而且可以存储大量的一维或/和二维信息。因此，“Codes in Code”方法所准备的信息码可以存储大量的信息。

【主图导读】

图2 a) 通过 G1、G2、G3 和 G4 的界面超分子组装形成 G5 的卡通图。b) 通过将一维条码图案合并到 G5 中形成的 G6、G7 和 G8 的卡通表示。c) G9、G10 和 G11 的卡通表示，通过将 2D 代码模式合并到 G5 中形成。d) G12 和 G13 的卡通表示，通过将一维条码和二维码图案合并到 G5 中形成。

图3 a-d) 拉伸过程的照片，e) 应力-应变曲线，f) 断裂应力，和 g) 水凝胶 G1-G2、G1-G3、G2-G3 和 G1-G2-G3 的断裂应变。

图4 a) 卡通图和 b) G5 的界面超分子组装、旋转和转移过程的照片。

图5 a,b) G6 在自然光 (a) 和紫外光 (b) 下的信息扫描过程照片。

图8 a,b) G10 在自然光 (a) 和紫外光 (b) 下的信息扫描过程照片。

图9 a,b) G12 在自然光 (a) 和紫外光 (b) 下的信息扫描过程照片。

【总结】

团队分别制备了四种 AIE 超分子水凝胶，由 PVA 与不同的荧光分子自组装而成。由于PVA链上有大量羟基，PVA可以通过形成分子间氢键自组装成水凝胶。内部的AIE分子由于在水凝胶中的运动受限，可以分别发出红色、黄色和蓝色的荧光色，使这些水凝胶具有相应的荧光色。存在于水凝胶表面的羟基作为驱动力使水凝胶单元相互粘附以形成稳定的组装 G5。G5是一种3D色码图案，在紫外线的照射下显示出多种荧光颜色，其存储的信息可以通过手机扫描出来。当引入一些条码图案时，G5可以实现一种3D信息和大量1D信息的存储。除了条码，团队还可以在G5中引入多种二维码模式，可以存储一种3D信息和丰富的2D信息。而且，当一维条码和二维码型同时引入G5时，G5可以实现一种3D信息的存储以及大量的一维和二维信息的存储。因此，基于具有多种荧光颜色的AIE超分子粘性水凝胶，“Codes in Code”方法构建的信息编码材料可以存储大量信息。团队预计，在不久的将来，信息码资料可以像硬盘一样存储无限量的信息，造福商业、交通、海关、税务、交通、邮政、工业生产等领域。

相关论文以题为Codes in Code: AIE Supramolecular Adhesive Hydrogels Store Huge Amounts of Information发表在《Advanced Materials》上。共同通讯作者分别是华中科技大学吉晓帆教授、香港中文大学（深圳）唐本忠院士。

参考文献：

doi.org/10.1002/adma.202105418