基于动态光学防伪的持久发光材料应用
发布时间：2024-10-16 14:38:54 阅读数： 203
(a) CaGa1.97O4:0.5%Bi的归一化激发-波长相关的PersL光谱(辐照时间，5 min；间隔，1分钟)。(b)在240 ~ 440 nm的氙灯激发5min后，在相应波长处监测到持续衰减。(c) 240 ~ 440 nm激发波长变化时记录的可调PersL颜色轨迹。(d)紫外颜色图，显示使用CaGa1.97O4:0.5%Bi在紫外范围内视觉检测特定波长的能力。
光学防伪技术已然深入我们的日常生活，基于光学材料设计的视觉可读码因易验证、成本合理且不易复制等优点而被广泛应用。然而，现代科技的飞速发展以及假冒活动的愈发猖獗，给光学防伪技术带来了更大挑战。正因如此，基于多模态集成应用的光学防伪材料系统备受关注。
在《光：科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，中国中山大学化学学院生物无机与合成化学教育部重点实验室、光电材料与技术国家重点实验室的王静教授及其同事，成功开发出一种非化学计量的持续发光（PersL）无机材料 CaGaxO4:Bi（x＜2），该材料能够对各种紫外光刺激作出响应。
此材料在其 PersL 中呈现出随激发波长变化而变化的颜色，展现出依赖于激发波长的发射特性。在不同紫外波长的刺激下，能够实现绿色、黄色、橙色三种不同颜色的稳态发光和持续发光。当激发波长从 240nm 连续变化至 400nm 时，相应的发射波长从 605nm 变化至 540nm，这表明该材料对特定紫外波长具有响应能力。
(a) 240 ~ 440 nm激发波长变化时的多色显示实验装置示意图。(b)合成膜的原理图和光学图像。(c)合成胶片上记录的彩色鱼和猫图案的个人照片。请注意，绿色和黄色部分分别是在关闭365 nm和254 nm手持打火机后记录的。(d)通过面罩随机排列来自氙灯的254/340/365 nm光，同时获得红心、梅花和方块的扑克图案。(e), (f)图像是图8的颜色和时间相关的PersL图像，用254 nm（黄色部分，10 s）和365 nm（绿色部分，3 min）手持式打火机预照射。请注意，白色圆圈中的顶部图像是根据PersL图像的模拟模式；右边的模式是存储的信息。比例尺：1厘米。
与传统无机 PersL 材料仅能显示单色余辉图像不同，本研究提出一种由单组分材料体系制备的聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合薄膜，能够显示多色余辉图案。借助不同的光学掩模在不同紫外激发下展现不同颜色和图案，利用材料对特定激发波长余辉的响应。
此外，通过控制激发波长和照射时间，实现了一种编码余辉颜色和余辉持续时间的信息存储方式。通过设定 254nm 和 365nm 光源的照射时间和模式，能够控制复合膜中黄色和绿色数字余辉模式的显示时间。不同颜色的余辉数字图案拥有各自的观察窗口，进而发展出一种全新的信息读写模式。
研究人员简要概述了设计原理和未来的应用场景。“我们提议将颜色和时间分辨的 personl 属性应用于信息的书写、读取和显示。
“主要突破如下：通过非化学计量设计制备出具有激发波长依赖特性的多色 PersL 材料；实验和理论研究证实了不同发光效应的机理，证明了缺陷工程策略在 PersL 材料制备中的可行性；利用独特的多色 PersL 特性，探索了该材料在紫外线检测、防伪、信息存储和加密等方面的应用。”
