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Nat. Commun.|肖冠军教授等人在压强诱导发光的常压截获及应用取得新进展

时间:2025-07-07 09:49:13 点击:

近日,成人视频 高压与超硬材料全国重点实验室邹勃教授团队肖冠军教授等人联合成人视频 材料科学与工程学院张立军教授、瑞典林雪平大学高峰教授,在压强诱导发光的常压截获及光学加密防伪研究取得重要进展。研究团队利用压力工程调控杂化金属卤化物材料的局域激发态和电荷转移态,成功实现了涵盖可见光范围由红到蓝的多色动态调控。该研究创造性提出了“压强工程密钥”(Pressure Engineering Secret Key, PESK)概念,将压强作为光学防伪的独特密钥,通过建立亚稳态材料光学特性与压强条件的精确对应关系,构筑了多级物理不可复制的新型加密防伪体系。本研究不仅为光学防伪技术拓展了新维度,大大增强了裸眼识别与可视化信息加密能力,更显著提升了防伪系统的安全等级。相关研究成果以“Pressure Encryption Toward Physically Uncopiable Anti-Counterfeiting”为题,发表在《自然·通讯》上(Nature Communications, 2025, 16, 6203)。

 

光学加密技术作为高安全性防伪的重要手段,在货币防伪、奢侈品认证及信息安全等领域展现出广阔的应用前景。该技术的核心在于利用发光材料的独特光学特征,包括发光强度、发射颜色及荧光寿命等参数构建防伪体系。其中,杂化金属卤化物材料因其优异的可加工性、丰富的色域可调控能力和突出的发光性能,已成为最具潜力的候选材料之一。然而,传统基于材料组分的光学加密技术存在固有缺陷:一旦材料配方被破解,其防伪安全性将大幅降低。这一技术瓶颈亟待通过引入新的加密维度来突破,以应对日益严峻的全球防伪挑战。压力工程因其可引入材料新维度调控(如带隙调节、压致变色和压致发光等)而成为极具潜力的光学加密策略。

本研究设计并高压合成了一种新型低维有机-无机杂化金属卤化物材料(4DMAP)2ZnBr4,该材料巧妙整合了有机和无机组分的发光特性。值得注意的是,该材料在常压下呈现“暗态”特征(发光极弱),而通过精确压力调控可激活其多色发光特性。实验研究表明,在不同压强刺激下,实现了(4DMAP)2ZnBr4从初始不发光的“暗态0”到高压下及卸压后发光的“亮态1”的开光行为转变,发射颜色呈现连续可调的渐变特征,覆盖深蓝至橙红的宽色域范围。本研究首次提出了“压强工程密钥”(Pressure Engineering Secret Key, PESK)的新概念,为先进光学加密技术开辟了新途径:通过精确控制压强参数来调控材料中不同发射峰的比例,实现了单一材料的多色压强诱导发光(PIEgens)。

基于开发的具有可常压截获的高发光效率和多色发射特性的新型杂化金属卤化物PIEgens,我们成功构建了一种创新的多级物理不可克隆光学防伪系统。通过精确调控微纳图案内荧光粒子的随机分布特征,使每个微纳米图案都具有独特的“光学指纹”,构建空间位置(像素点的位形坐标)的不可预测分布。这种三级防伪系统实现了双重防护:既可通过裸眼识别宏观图案,又能通过显微荧光成像验证微观特征,将防伪安全性提升至新高度。本研究不仅为亚稳态功能材料的设计提供了新思路,更为发展高性能防伪标签、可视化信息加密和存储以及物理不可克隆的多级加密技术开辟了新途径。

成人视频 高压与超硬材料全国重点实验“鼎新学者”博士后赵电龙为本文的第一作者,成人视频 准聘副教授李顺心、成人视频 材料科学与工程学院博士生苏阳、瑞典林雪平大学博士后秦佳俊为共同第一作者。本文通讯作者为成人视频 高压与超硬材料全国重点实验室肖冠军教授、邹勃教授、成人视频 材料科学与工程学院张立军教授和瑞典林雪平大学高峰教授。该工作同时得到了高压与超硬材料全国重点实验和综合极端条件实验高压科学中心的尚宇琛博士、刘兆东教授和北京高压科学研究中心曾桥石研究员的大力支持。该工作得到了国家重点研发计划重点专项和国家自然科学基金等项目的资助,以及国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置和上海光源同步辐射BL15U1线站的支持。

 

图文赏析:

 

1、压强工程调控下(4DMAP)2ZnBr4的发光谱、色坐标、氢键结合能以及时间和压力循环稳定性。

 

2、高压下(4DMAP)2ZnBr4的电子和空穴波函数、谐振子强度以及Hirshfeld表面分析和2D指纹图。

 

3、不同压强处理(4DMAP)2ZnBr4后的吸收光谱、红外光谱、振子强度、径向分布函数、Hirshfeld表面分析和跃迁密度矩阵。

 

4、基于大腔体压机获得的PIEgens的成像、信息存储和多级防伪应用。