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一次意外試驗后,上交大團隊研發出可反復加密解密的隱形墨水

一次意外的試驗結果后,上海交通大學環境科學與工程學院李良團隊層層遞進,成功將一種基于金屬有機骨架(MOFs)的隱形墨水用于信息加密,獲得的“新型隱形墨水”安全性高,且可反復加密、解密。
11月1日,國際學術期刊《自然》(Nature)子刊《自然-通訊》在線刊登了這一成果。
該研究通過化學反應和溶劑處理可以直接在MOFs中可逆地產生和淬滅熒光鈣鈦礦納米晶,從而可以實現機密信息的反復存儲和保護應用。
有趣的是,這項研究來自于課題組在量子點穩定性試驗中的一次意外發現。
課題組張從陽在進入李良實驗室攻讀博士之前,主要研究金屬-有機骨架(MOFs),原本是嘗試用MOFs包覆量子點,從而提高其穩定性。原有實驗思路遇到瓶頸,但實驗過程中卻有了意外的收獲。
他偶然發現將MOFs直接作為反應前體來同時提供金屬離子和限域模板,通過與鹵化鹽反應,可以直接轉化產生強熒光的鈣鈦礦納米晶。意外的發現讓人驚喜,課題組開始思索,這種新的合成方法有什么用呢?
導師李良長期從事半導體納米晶合成化學及半導體納米晶在新能源、照明顯示以及環境污染物治理中應用的研究工作。
他熟知,在信息安全領域,熒光染料、配合物、量子點等使用廣泛,它們主要運用在光、電、機械力等外界刺激下會發生熒光的變化實現光學信息的存儲和防偽等應用。但是大部分此類材料的缺點在于由于自身光學性能的原因,導致其安全保密性相對較低。
李良大膽設想,新的合成方法也許能解決這個問題。用于轉化反應的MOFs本身無熒光也不吸收光,不受外界刺激(如光激發)的影響,很好地滿足了隱形性和安全性的要求。
沿著這個思路,張從陽在后續實驗中利用噴墨打印機,在墨盒里裝上了以MOFs前驅體配制的墨水進行打印,即將MOFs用作隱形墨水通過噴墨打印等印刷手段進行信息存儲和加密。
由于MOFs良好的安全性能,所記錄的信息無法通過常規手段讀取出來。然后對其進行鹵化鹽反應,MOFs中很快產生熒光鈣鈦礦納米晶,即完成信息讀取和解密過程。
同時,由于鈣鈦礦材料的離子特性,在極性溶劑(如甲醇)處理之后,所產生的熒光鈣鈦礦納米晶可以很快淬滅,并直接可以再次用于新的轉化過程。值得一提的是,由于MOFs具有很好的化學穩定性,直接用MOFs記錄的信息可以長期存儲,用來重復解密和加密。





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