隨著社會的快速發展，具有兩用功能的防偽和保密技術受到越來越多的關注，持續開發新的防偽/保密材料，突破傳統光學防偽/保密模式的桎梏是推動該領域發展的關鍵前提。北京理工大學張加濤教授和徐萌副教授長期致力于創新方法實現新型復雜摻雜結構半導體納米晶的可控制備和性能調控（Angew. Chem. 2015, 54 (12), 3683-3687.，Adv. Mater. 2015, 27 (17), 2753-2761.，Angew. Chem. 2019, 58 (15), 4852-4857.，Chem 2020, 6 (11), 3086-3099.）。團隊在已有成熟的合成基礎上，攻克從微納材料的制備到宏觀塊體可控加工的難題，實現摻雜納米晶在多模熒光防偽、保密等方面的應用。
一、 可見摻雜熒光的多模防偽應用
圖1. 摻雜量子點多模防偽應用示意圖
利用普通商業打印機將水溶性的Ag+摻雜CdS（CdS:Ag）納米晶打印在柔性和剛性襯底上，通過離子交換反應實現摻雜熒光的消失與重現，實現了摻雜的熒光防偽應用。該防偽方法簡單、高效，克服了傳統熒光防偽材料保密性不高的缺點，并具有杰出的循環穩定性。該成果發表于國際頂級材料期刊Advanced Functional Materials（Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808762.），同時該防偽方法獲得國家發明專利授權（專利號：ZL 2018 1 0972684.X）。
二、 不可見摻雜熒光的多模防偽和保密應用
圖2. 雜質擴散平衡策略制備的CdSe:Cu@CdS核殼量子點及其近紅外熒光保密應用。
圖3. 防偽和保密應用示意圖和實際效果圖
為實現更高級別的防偽和保密等級，近日團隊在多模可見熒光防偽應用的基礎上，通過使用具有不可見近紅外摻雜熒光的Cu摻雜CdSe@CdS（CdSe:Cu@CdS）核殼納米晶，首次實現了近紅外熒光的多模防偽和保密應用。利用只具有可見本征熒光的CdSe@CdS核殼納米晶打印干擾信息，將具有近紅外摻雜熒光CdSe:Cu@CdS核殼納米晶打印保密信息，實現了量子點墨水宏觀尺度的可控打印。由于兩種納米晶墨水在可見光區具有類似的光學性質，僅從肉眼無法分辨干擾信息和保密信息；通過手機攝像頭和濾光片對近紅外摻雜熒光進行選擇性成像，實現關鍵信息的快速解讀。該方法不同于傳統的可見熒光防偽和保密模式，肉眼不可見的近紅外熒光賦予更強的隱蔽性和保密性，有望替代現有的可見光防偽/保密材料，具有廣闊的應用前景。
該工作收錄于國際頂級材料期刊Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202100286)。同時該制備方法和防偽/保密模式申請了國家發明專利（申請號：2020113212244、2020113200548）。團隊不滿足于納米材料的二維平面打印，更是采用直寫型3D打印方式，在室溫下實現了微納材料宏觀尺寸的可控加工工藝，避免了高溫下性能失活等問題，克服模具的限制制備形狀各異的熒光聚集器，進一步實現了微觀可控合成向宏觀塊體加工的突破。該方法獲批國家發明專利（專利號：ZL 2019 1 0401853.9）。
上述研究成果得到了結構可控先進功能材料與綠色應用北京市重點實驗室和材料學院先進材料實驗中心的平臺支持，得到了國家自然科學基金和科研院創新人才支持計劃經費的支持。北理工材料學院博士生白冰為文章第一作者，北理工徐萌副教授和張加濤教授為共同通訊作者，北理工為第一通訊單位。
來源：北理工
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100286
