湖南科技大学陈建教授团队《AFM》：用于可重写信息加密和防伪的可编程超分子荧光聚合物

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2024-12-19 07:59

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信息安全一直是人们所关注的焦点，与个人隐私、财产安全以及国家安全息息相关。开发能够保护信息的智能响应材料具有十分重要的研究意义和实用价值。据此，研究者们开发了能够响应光、热、力、pH、湿度等刺激的响应材料并用于信息加密和防伪。在这些刺激响应材料中，光开关荧光材料（PFMs）利用光作为刺激手段，具有操作简便、环境友好、空间和时间分辨率高等诸多优势。然而，传统的PFMs无法提供自修复能力来实现加密信息的重构，其灵活性欠佳，应用场景受限。如何实现信息的编程和原位重构仍然面临挑战。

湖南科技大学陈建教授团队长期致力于开发高性能的新型光开关荧光聚合物体系，并将其应用到信息加密、防伪、指纹成像等领域。他们的主要研究成果包括：（1）在单粒子中实现多色荧光的精确调控（Adv. Funct. Mater., 2018, 28: 1804759；J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 9897-9902; Adv. Opt. Mater., 2021, 9, 2101227）；（2）利用超分子相互作用构建光开关多态荧光聚合物体系（Chem. Eng. J., 2021, 425: 131557; Sci. China Mater., 2023, 66, 1949-1958；Mater. Horiz., 2023, 10, 5256-5262；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, 15, 1, 2237-2245）；（3）开发了可见光驱动的光开关荧光聚合物（Adv. Funct. Mater., 2023, 2303765，Angew. Chem. Int. Ed.,2024, e202414846）。

基于上述研究，湖南科技大学陈建教授团队等提出了一种利用自生长技术和主客体相互作用来构建可编程超分子荧光聚合物（PSFP）的新策略（图1）。其原理是通过自生长技术将金刚烷分子（AD）整合到聚合物基质表面的3D结构中，随后利用β-环糊精（β-CD）和AD之间的超分子相互作用可以按需将修饰有β-CD精的蓝色和绿色荧光染料（CDPA和CDNA）以及光致变色的螺吡喃分子（CDSP）整合到3D结构中（图2）。基于荧光共振能量转移（FRET）过程，PSFP能够在蓝色/绿色和红色之间进行可逆的双态荧光切换，同时利用主客体相互作用的动态特性，实现荧光信息的重构。此外，PSFP还具有优异的光响应性和光可逆性（图3），因而将其应用在可重写信息加密和防伪（图4）。文章以“Reprogrammable Supramolecular Fluorescent Polymers for Rewritable Information Encryption and Anti-Counterfeiting”为题发表在《Adv. Funct. Mater.》。

图1.可重写信息加密和防伪的可编程超分子荧光聚合物（PSFP）的设计示意图

图2.超分子荧光聚合物的制备过程

图3. 超分子聚合物的光开关特性

图4. 可编程和可重写的信息加密和防伪

湖南科技大学理论有机化学与功能分子教育部重点实验室的陈建教授和王宏博士为该论文的通讯作者，湖南科技大学为第一完成单位，湖南科技大学的博士研究生田勇和湖南工程学院的黄保钰博士为共同第一作者。此研究工作开展得到国家重点研发计划项目（2023YFB3812400, 2023YFB3812403）、国家自然科学基金项目(52273206, 52403266)、湖南省自然科学基金项目(2021JJ10029)、湖湘高层次人才项目(2022RC4039)资助。

原文链接：
Yong Tian, Baoyu Huang, Shun He, Yi Zhao, Kairong Zang, Hong Wang, Xiaomei Zhao, Jiaxi Cui, Jian Chen, Reprogrammable Supramolecular Fluorescent Polymers for Rewritable Information Encryption and Anti-Counterfeiting, Adv. Funct. Mater. 2024, 2419865.
https://doi.org/10.1002/adfm.202419865

来源：高分子科学前沿

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