随着现代社会和信息技术的快速发展，信息存储和加密在产品可追溯性和安全性方面的应用受到了广泛关注。手性光子晶体因其复杂的周期性纳米结构与独特的光操控特性，成为制备防伪加密系统的理想候选材料。传统的防伪技术受制于简单的单通道解密，容易被复制。光多路复用技术利用光的空间分布（振幅、相位、偏振等）进行信息集成可明显提高信息存储密度。近年来，已有利用手性光子晶体偏振效应和结构色构建光学防伪系统的研究，但由于构建模块的手性结构不可切换，依然存在信息存储单调且易于访问的局限性。因此，研究具有高安全性以及简便解密操作的光多路复用光子防伪系统
具有
重要意义
。
四川大学化学学院环保型高分子材料国家地方联合工程实验室宋飞教授团队
致力于研究纤维素
光子晶体
材料设计及其功能化应用。
在前期研究中，该团队利用乙二醇、
1,2-
丙二醇、
1,2-
丁二醇等与羟丙基纤维素（
HPC
）之间的强相互作用，实现了对
HPC
光子晶温度响应区间、速度及灵敏度的调控（
Adv. Sci.
2023
, 10, 2206290
；
Nano Lett.
2023
, 21, 984
），提出了一种协同温度和时间分辨的信息编码和高端防伪技术；通过动力学捕获乙基纤维素（
EC
）胆甾相域中的缺陷态（
Chem. Eng. J.
202
4
,
479,
147669
），实现了
EC
光子晶体圆偏振态的调节，构建了基于结构色和圆偏振的信息隐藏与加密系统。
近期，该团队受甲虫（
Chrysina resplendens
）表皮圆偏振结构色现象所启发，利用自组装和剪切定向技术，制备出具有可调光子带隙与取向纹理的复合光子晶体，从而构建了基于波长和偏振态控制的光多路复用防伪系统。复合光子晶体由乙基纤维素（
EC
）自组装形成的光子层与
EC
剪切取向形成的取向层构成。通过调节
EC
浓度，可以在光子层中实现多样化的结构色；通过调整取向层的取向度和厚度，可以控制入射光的相位延迟，从而实现复合光子晶体对圆偏振光的复杂调制。利用这种复合多级结构设计，可以使用完全相同的生物模块实现具有不同圆偏振特性的结构色，并且其无痕界面确保了结构的高保密性与耐用性。基于波长与偏振敏感特性，该复合光子晶体可用于光学多路信息存储以及多通道
3D
和
4D
防伪加密。
图
2. EC
复合光子晶体中取向层对入射光的相位延迟调制
图
3.
基于
EC
复合光子晶体的
4D
信息加密和解密
该工作以
“
Bioinspired Hierarchical Photonic Structures with Controllable Polarization and Color for Optical-Multiplexed Information Encryption
”
为题发表于《
ACS Nano
》（
10.1021/acsnano.4c16597
）。论文第一作者是四川大学博士生李林越，通讯作者是
宋飞
教授，该工作获得国家自然科学基金联合基金重点项目（
U
21A2096
）和四川省科技计划项目（
2024NSFSC0011
）等经费支持。
原文链接：
https://doi.org/10
.1021/acsnano.4c16597
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