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随着社会的快速发展,具有两用功能的防伪和保密技术受到越来越多的关注,持续开发新的防伪/保密材料,突破传统光学防伪/保密模式的桎梏是推动该领域发展的关键前提。北京理工大学张加涛教授和徐萌副教授长期致力于创新方法实现新型复杂掺杂结构半导体纳米晶的可控制备和性能调控(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.)。团队在已有成熟的合成基础上,攻克从微纳材料的制备到宏观块体可控加工的难题,实现掺杂纳米晶在多模荧光防伪、保密等方面的应用。

一、 可见掺杂荧光的多模防伪应用

配图1.png

图1. 掺杂量子点多模防伪应用示意图

利用普通商業打印機將水溶性的Ag+掺杂CdS(CdS:Ag)纳米晶打印在柔性和刚性衬底上,通过离子交换反应实现掺杂荧光的消失与重现,实现了掺杂的荧光防伪应用。该防伪方法简单、高效,克服了传统荧光防伪材料保密性不高的缺点,并具有杰出的循环稳定性。该成果发表于国际顶级材料期刊Advanced Functional Materials(Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808762.),同时该防伪方法获得国家发明专利授权(专利号:ZL 2018 1 0972684.X)。

二、 不可见掺杂荧光的多模防伪和保密应用

配图2.png

图2. 杂质扩散平衡策略制备的CdSe:Cu@CdS核壳量子点及其近红外荧光保密应用。

配图3.png

图3. 防伪和保密应用示意图和实际效果图

为实现更高级别的防伪和保密等级,近日团队在多模可见荧光防伪应用的基础上,通过使用具有不可见近红外掺杂荧光的Cu掺杂CdSe@CdS(CdSe:Cu@CdS)核壳纳米晶,首次实现了近红外荧光的多模防伪和保密应用。利用只具有可见本征荧光的CdSe@CdS核壳纳米晶打印干扰信息,将具有近红外掺杂荧光CdSe:Cu@CdS核壳纳米晶打印保密信息,实现了量子点墨水宏观尺度的可控打印。由于两种纳米晶墨水在可见光区具有类似的光学性质,仅从肉眼无法分辨干扰信息和保密信息;通过手机摄像头和滤光片对近红外掺杂荧光进行选择性成像,实现关键信息的快速解读。该方法不同于传统的可见荧光防伪和保密模式,肉眼不可见的近红外荧光赋予更强的隐蔽性和保密性,有望替代现有的可见光防伪/保密材料,具有广阔的应用前景。该工作收录于国际顶级材料期刊Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202100286)。同时该制备方法和防伪/保密模式申请了国家发明专利(申请号:2020113212244、2020113200548)。团队不满足于纳米材料的二维平面打印,更是采用直写型3D打印方式,在室温下实现了微纳材料宏观尺寸的可控加工工艺,避免了高温下性能失活等问题,克服模具的限制制备形状各异的荧光聚集器,进一步实现了微观可控合成向宏观块体加工的突破。该方法获批国家发明专利(专利号: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台支持,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爲文章第一作者,北理工徐萌副教授和張加濤教授爲共同通訊作者,北理工爲第一通訊單位。

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100286


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