資訊保安一直是人們所關注的焦點，與個人隱私、財產安全以及國家安全息息相關。開發能夠保護資訊的智慧響應材料具有十分重要的研究意義和實用價值。據此，研究者們開發了能夠響應光、熱、力、pH、溼度等刺激的響應材料並用於資訊加密和防偽。在這些刺激響應材料中，光開關熒光材料（PFMs）利用光作為刺激手段，具有操作簡便、環境友好、空間和時間解析度高等諸多優勢。然而，傳統的PFMs無法提供自修復能力來實現加密資訊的重構，其靈活性欠佳，應用場景受限。如何實現資訊的程式設計和原位重構仍然面臨挑戰。
湖南科技大學陳建教授團隊長期致力於開發高效能的新型光開關熒光聚合物體系，並將其應用到資訊加密、防偽、指紋成像等領域。他們的主要研究成果包括：（1）在單粒子中實現多色熒光的精確調控（Adv. Funct. Mater., 2018, 28: 1804759；J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 9897-9902; Adv. Opt. Mater., 2021, 9, 2101227）；（2）利用超分子相互作用構建光開關多型熒光聚合物體系（Chem. Eng. J., 2021, 425: 131557; Sci. China Mater., 2023, 66, 1949-1958；Mater. Horiz., 2023, 10, 5256-5262；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, 15, 1, 2237-2245）；（3）開發了可見光碟機動的光開關熒光聚合物（Adv. Funct. Mater., 2023, 2303765，Angew. Chem. Int. Ed.,2024, e202414846）。
基於上述研究，湖南科技大學陳建教授團隊等提出了一種利用自生長技術和主客體相互作用來構建可程式設計超分子熒光聚合物（PSFP）的新策略（圖1）。其原理是透過自生長技術將金剛烷分子（AD）整合到聚合物基質表面的3D結構中，隨後利用β-環糊精（β-CD）和AD之間的超分子相互作用可以按需將修飾有β-CD精的藍色和綠色熒光染料（CDPA和CDNA）以及光致變色的螺吡喃分子（CDSP）整合到3D結構中（圖2）。基於熒光共振能量轉移（FRET）過程，PSFP能夠在藍色/綠色和紅色之間進行可逆的雙態熒光切換，同時利用主客體相互作用的動態特性，實現熒光資訊的重構。此外，PSFP還具有優異的光響應性和光可逆性（圖3），因而將其應用在可重寫資訊加密和防偽（圖4）。文章以“Reprogrammable Supramolecular Fluorescent Polymers for Rewritable Information Encryption and Anti-Counterfeiting”為題發表在《Adv. Funct. Mater.》。
圖1.可重寫資訊加密和防偽的可程式設計超分子熒光聚合物（PSFP）的設計示意圖
圖2.超分子熒光聚合物的製備過程
圖3. 超分子聚合物的光開關特性
圖4. 可程式設計和可重寫的資訊加密和防偽
湖南科技大學理論有機化學與功能分子教育部重點實驗室的陳建教授和王宏博士為該論文的通訊作者，湖南科技大學為第一完成單位，湖南科技大學的博士研究生田勇和湖南工程學院的黃保鈺博士為共同第一作者。此研究工作開展得到國家重點研發計劃專案（2023YFB3812400, 2023YFB3812403）、國家自然科學基金專案(52273206, 52403266)、湖南省自然科學基金專案(2021JJ10029)、湖湘高層次人才專案(2022RC4039)資助。
原文連結：Yong Tian, Baoyu Huang, Shun He, Yi Zhao, Kairong Zang, Hong Wang, Xiaomei Zhao, Jiaxi Cui, Jian Chen, Reprogrammable Supramolecular Fluorescent Polymers for Rewritable Information Encryption and Anti-Counterfeiting, Adv. Funct. Mater. 2024, 2419865.https://doi.org/10.1002/adfm.202419865
來源：高分子科學前沿
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