信息载体作为光学信息加密的关键环节，对发展具有强加密性能的器件制备意义深远。有机室温磷光(RTP)材料作为信息加密的有效载体之一，具有很强的抗干扰性优势，很容易从时间尺度上排除大多数衬底的背景荧光干扰。目前的研究工作已经在限制分子运动抑制非辐射跃迁、增强分子自旋轨道耦合(SOC)和屏蔽淬灭剂3个方面取得了长足的进展。但是，实现以上长时高效的RTP，并不能使磷光这一吸引人的光学现象走向实用领域。最具挑战性的问题在于，采取何种手段能有效绘制精细磷光图案并实现信息加密。迄今为止，丝网印刷、喷墨打印、热敏打印、掩模成像都可用作RTP材料的信息加密技术。其中，丝网印刷和喷墨印刷技术是最常用的两种手段。然而，以上技术由于昂贵的印版、纸张预处理条件等原因，使RTP加密的进一步发展受到限制。陈旭东教授课题组在研究中发现，利用聚丙烯酰胺(PAM)的易吸湿特性，通过紫外光定点照射也可以快速恢复基于PAM的RTP。原理在于，通过紫外光热效应去除局域的水分，实现了局域RTP的增强，形成强弱光场差，从而获得了可编程的磷光图案。为了进一步有效地获得高分辨率图案，紫外激光打标作为一种热影响区域较小的绿色加工技术进入本研究视野。该技术只需对输入图片进行变换即可生成新的图案，是一种非接触和环保的加工方法。通过高能量密度的激光作为“书写工具”，利用纳秒脉冲激光进行局部处理，控制激光功率和打标速度，对材料的局域湿度控制变得可以实现。
本研究制备了一系列应用于紫外激光的磷光聚合物，得到了磷光寿命2.34 s（磷光效率13.59%），以及磷光寿命1.46 s（磷光效率20.33%）两种性能较为优异的RTP材料。所采用的激光技术内置程序能够将图案精准转移到磷光薄膜材料上，该打标技术程序可控且非接触式，在此基础上实现了如磷光湿度自适应时间响应、真假图案的误导性转换、抗荧光干扰的磷光标签、可重复写入/擦除的精美图案等先进的防伪功能。本工作构建了具有良好加工性能的RTP聚合物体系，具有工业化应用前景，为RTP聚合物基功能材料在光学加密与防伪的实际应用领域提供了新思路。相关工作以“Programmable Encryption Patterns from Phosphorescent Polymers Via Laser Controlling Water-Quenching Effect”为题发表在《Advanced Functional Materials》。论文的第一作者为广东工业大学轻工化工学院硕士生陈水东，广东工业大学为论文第一完成单位，同时研究工作得到了化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心（榕江实验室）的技术支持。
图1. a) 共聚物结构示意图和系列磷光单体的化学结构。b) 紫外激光打标示意图。
图2. 共聚物的光物理性质表征。
图3. 紫外激光无痕磷光加密图案的生成探究。
图4. a) 磷光湿度自适应时间响应；b) 真假图案的误导性转换；c) 激光书写和人工呼气擦除图案(左)的循环示意图。
论文信息：
Shuidong Chen, Yuzhao Yang, Chengwei Xiao, Jiayong Wang, Xuhui Zhu, Shaolin Lu*, Wei Zhou, Kejian Yang, Jing Li, Zhenjie Huang, Zetong Ma*, Dengchong Feng*, Cheng Wang, Zhongke Yuan*, Xudong Chen. Adv. Funct. Mater. 2024, 2418437.
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202418437
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