中科院化學(xué)研究所趙永生課題組提出了一種基于有機(jī)回音壁微腔的隱藏光子學(xué)條形碼的概念和設(shè)計方法。他們利用有機(jī)材料的柔性特點(diǎn)，通過微乳液自組裝的方式制備了大小可控的有機(jī)微盤，在制備過程摻入具有智能響應(yīng)的發(fā)色團(tuán)。
隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，假冒偽劣產(chǎn)品給國家與人民的生產(chǎn)生活帶來了巨大的威脅。根據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查，全球范圍內(nèi)所銷售的藥品大約10%是假冒的，嚴(yán)重?fù)p害了人們的生命安全。因此，通過設(shè)計一些防偽手段來保障商品的可靠性具有非常重要的意義。不易復(fù)制的防偽標(biāo)簽即是一種非常有效的防偽措施。
微/納米條形碼因其小尺寸、易識別等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用到材料/人員的跟蹤、數(shù)據(jù)存儲以及防偽領(lǐng)域。圖形編碼將可識別的光學(xué)元素組合在元件的表面，其具備相對較高的編碼容量，因此成為制備微/納米條形碼較為普遍的方案。
然而由于光學(xué)元素的各向異性，在讀取過程中這些條形碼必須是特定取向放置才可以被識別，增加了操作的復(fù)雜性。與此相反，光譜編碼是將多種發(fā)色團(tuán)的顏色和強(qiáng)度信息進(jìn)行編碼。由于發(fā)光譜具有各向同性的特點(diǎn)，因而其讀取過程不受取向依賴的限制，具有廣泛的應(yīng)用前景。然而通常發(fā)色團(tuán)光譜較寬，很容易發(fā)生光譜重疊，降低了編碼容量。另外，目前的微/納米條形碼由于其增益材料缺乏智能響應(yīng)性，無法實(shí)現(xiàn)有效隱藏，從而限制了其在防偽及信息安全領(lǐng)域的應(yīng)用。
基于光控酸致變色的有機(jī)WGM微盤的隱形光子學(xué)條形碼的概念展示
為解決上述微納光子學(xué)條形碼存在的問題，中科院化學(xué)研究所趙永生課題組提出了一種基于有機(jī)回音壁微腔的隱藏光子學(xué)條形碼的概念和設(shè)計方法。該工作發(fā)表在ADVANCED MATERIALS (2017,1701558)上。他們利用有機(jī)材料的柔性特點(diǎn)，通過微乳液自組裝的方式制備了大小可控的有機(jī)微盤。在制備過程摻入具有智能響應(yīng)的發(fā)色團(tuán)。
研究發(fā)現(xiàn)，所述微盤在激光的抽運(yùn)下，發(fā)出的熒光光子經(jīng)過腔體的調(diào)制，會形成含有一系列尖峰的調(diào)制譜。這些尖峰的位置和數(shù)目與腔體的尺寸及折射率相關(guān)，于是這些光譜就包含了微腔結(jié)構(gòu)的指紋信息。因此，研究者創(chuàng)新性地以調(diào)制光譜為基礎(chǔ)，設(shè)計了一套編碼方法，能夠更自動、方便地識別微盤，就像用特定的條形碼去識別每件商品一樣。
有機(jī)WGM微盤的制備及表征
研究者進(jìn)一步利用有機(jī)材料豐富的激發(fā)態(tài)過程，制備了一套隱藏的光子學(xué)條形碼。他們將光酸產(chǎn)生劑與酸致變色分子同時摻雜于有機(jī)微盤中，在特定波長的照射下，內(nèi)部的光酸產(chǎn)生劑釋放質(zhì)子，誘導(dǎo)酸致變色染料變色，從而使新的光子學(xué)條形碼產(chǎn)生。成功實(shí)現(xiàn)了對含有真實(shí)信息的光子學(xué)條形碼進(jìn)行隱藏，并展示了在防偽領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。
隱形光子學(xué)條形碼在防偽領(lǐng)域的應(yīng)用
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