西北工大黃維院士團(tuán)隊(duì)在調(diào)控光致變色響應(yīng)行為用于安全打印新進(jìn)展

近日，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院（柔性電子前沿科學(xué)中心）首席科學(xué)家黃維院士和南京郵電大學(xué)信息材料與納米技術(shù)研究院趙強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)光致變色材料響應(yīng)行為方面取得了新進(jìn)展，研究成果“通過不同抗衡離子按需調(diào)控光致變色響應(yīng)行為用于安全打印”（On-demand regulation of photochromic behavior through various counterions for high-level security printing）于4月17日在國際頂級期刊Science Advances（科學(xué)·進(jìn)展）在線發(fā)表，黃維院士和趙強(qiáng)教授為共同通訊作者，馬云副教授為論文的第一作者。

近年來，在外界刺激作用下光電性質(zhì)會發(fā)生顯著變化的智能響應(yīng)型光電材料吸引了大量的研究興趣。國內(nèi)外科研人員相繼發(fā)展了一系列力致變色、光致變色、熱致變色、電致變色光功能材料。目前，它們已被成功應(yīng)用于信息顯示、安全防偽、信息傳感、生物成像等各個(gè)不同光學(xué)與光電子領(lǐng)域中。其中，這類材料獨(dú)特的響應(yīng)性質(zhì)為開發(fā)新型光學(xué)信息存儲與加密以及光學(xué)防偽技術(shù)開辟了新途徑?，F(xiàn)如今，黃維院士和趙強(qiáng)教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在發(fā)展新型智能響應(yīng)材料用于光學(xué)信息存儲與安全保護(hù)方面做出了一系列重要工作（Nat.Commun.2014,5,3601；Nat.Commun.2018,9,3；Matter2019,1,1644）。

光致變色分子已經(jīng)成為先進(jìn)光子應(yīng)用的重要材料，包括熒光成像、智能透鏡、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲和防偽，在這一領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是發(fā)展新的光致變色分子，并有效調(diào)控這些材料的光致變色行為，以滿足不同光電應(yīng)用的要求。目前，常規(guī)的調(diào)控光致變色材料響應(yīng)行為策略是通過在分子中引入電子給體或受體取代基而實(shí)現(xiàn)。然而，制備的光致變色材料在相同的光照條件下通常具有恒定的顯色性和顯色速率。除此此外，光致變色行為的調(diào)節(jié)往往需要復(fù)雜的化學(xué)合成和繁瑣的純化過程，這使得光致變色行為的調(diào)節(jié)既不方便又效率低下。因此，實(shí)現(xiàn)對光致變色響應(yīng)行為的簡便、快捷、高效的調(diào)控具有重要的科學(xué)意義。

針對該問題，團(tuán)隊(duì)提出了利用抗衡離子調(diào)控光致變色響應(yīng)行為的新策略。含螺內(nèi)酰胺的染料顯示出光誘導(dǎo)的開環(huán)反應(yīng)，導(dǎo)致吸收或光致發(fā)光性質(zhì)發(fā)生顯著變化。由于這類分子中的開環(huán)異構(gòu)體的穩(wěn)定性極低，所以帶負(fù)電荷的氮原子會破壞開環(huán)形式的穩(wěn)定性，基于此，該團(tuán)隊(duì)將鋅離子與結(jié)晶紫內(nèi)酯衍生物配位，通過誘導(dǎo)效應(yīng)降低氮原子的負(fù)電荷密度，穩(wěn)定開環(huán)異構(gòu)體，改變對鋅（II）離子中心電荷密度有直接影響的抗衡離子，成功實(shí)現(xiàn)了光致變色響應(yīng)速率的調(diào)控。因此，利用鋅（II）鹽水溶液作為墨水，將加密的信息打印在涂抹結(jié)晶紫內(nèi)酯的安全紙上可記錄隱藏信息，當(dāng)用紫外光持續(xù)照后，記錄的信息能夠清晰的顯現(xiàn)。關(guān)于結(jié)晶紫內(nèi)酯與不同鋅鹽配位后會得到具有不同變色速率的光致變色材料，會以不同鋅（II）鹽水溶液作為墨水可以實(shí)現(xiàn)更高級別的安全打印，不同的光照時(shí)間會顯示出不同的信息，只有知道準(zhǔn)確的光照時(shí)間才能獲取正確的信息。該項(xiàng)工作為實(shí)現(xiàn)智能響應(yīng)型光電材料響應(yīng)行為，能夠有效調(diào)控這一前沿科學(xué)問題提供了獨(dú)特的解決方案，有望為發(fā)展新型智能材料以及推動它們在信息保護(hù)以及光學(xué)防偽領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用方面做出一定貢獻(xiàn)。