新技术:基于空间智能响应微纳多色MOFs异质结构的安全防伪标签

SEPTEMBER 2020


随着商品经济的发展,假冒伪劣产品给国家与人民的安全造成了巨大的威胁。能够粘贴、印刷、转移在标的物表面,或标的物包装上,或标的物附属物(如商品挂牌、名片以及防伪证卡)上的防伪标签是鉴别商品最简单最有效的方法之一。因此,发展一种不易复制的安全防伪标签对于保障商品的可靠性具有非常重要的意义。



众所周知,防伪标签的制作技术有很多种,比如:纸张类、油墨类、印刷类、物理学防伪技术类、数码防伪与编码、证卡防伪技术类、印章防伪类、生物学防伪技术类、结构防伪技术类等等。而今日要讲的是一种光子学条形码安全标签。


微纳米光子学条形码因其具有小尺寸且易于识别的特点,而被广泛应用到材料、人员的跟踪、数据存储以及防伪领域。一维多段异质结因其具有易于识别的图案特征,在构筑多色光子学条形码领域展示了巨大的潜力。然而目前的多色微纳异质结主要是基于静态的发射图案,容易被窃取与仿制,从而限制了其作为高级安全标签的应用。因此发展一种具有智能响应属性的多色微纳异质结构对于高级防伪标签的构筑具有重要意义。


然而此种结构的构筑面临着非常严峻的挑战。首先具有可逆智能响应的微纳发光结构较少报道;其次由于不同发光模块的晶型不匹配,将多个智能响应的单元模块集成在一起仍面临很大困难。基于以上研究现状及面临的问题,齐鲁工业大学材料学院研究团队首次构筑了具有空间响应的镧系金属有机框架化合物微纳多色异质结构(图1),从而有效解决了该领域所面临的问题作为一种高隐藏性的光子学条形码安全标签展示了巨大的应用潜力。




图1 空间智能响应多色微纳MOFs异质结光子学条形码的可控构筑


由于不同的镧系离子MOFs结构具有相似的晶体构型,从而可有效地避免构筑异质结过程中晶型不匹配的问题。因此他们利用异质外延的方法精准可控制备了多色复合一维镧系MOFs异质结,不同异质区域展现出的不同的发光特征以及镧系离子特有的锐利发射峰构成了MOFs异质结构的指纹信息。他们创新性的对这些易于分辨光谱进行编码,从而更自动、方便地识别该微纳结构。


更有意思的是,他们进一步通过热刺激调控异质区域中不同镧系离子之间的能量转移过程,从而对每个异质模块的发光颜色进行独立控制。通过调控不同模块中的镧系离子掺杂比例,进而基于外延生长与温度控制最终实现了具有多个空间响应属性的多色微纳异质结构(图2)。



图2 空间智能响应多色微纳MOFs异质结光子学条形码在防伪领域的应用


基于这种独特的空间的智能响应性与独特的编码方法可以进一步设计隐藏性的光子学条形码,从而赋予多色异质结构更高的安全属性,因此作为高级的安全标签在防伪领域显示了巨大的应用潜力。


这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上,齐鲁工业大学高振华副教授为该论文的第一作者与通讯作者,齐鲁工业大学孟宪赓教授以及中科院化学所赵永生研究员为该论文的共同通讯作者。


防伪标识行业的发展,既是为社会主义市场经济健康发展服务的需要,也是社会生活质量不断提高的需要。




X-MOL、高振华、孟宪赓、赵永生