随着商品经济的发展,假冒伪劣产品给国家与人民的生产生活带来了巨大的威胁。根据世界卫生组织调查,全球范围内所销售的药品大约10%是假冒的,严重损害了人民的生命安全。因此,通过设计一些防伪手段来保障商品的可靠性具有非常重要的意义。不易复制的防伪标签即是一种非常有效的防伪措施。

微/纳米条形码因其小尺寸、易识别等特点,被广泛应用到材料/人员的跟踪、数据存储以及防伪领域。图形编码将可识别的光学元素组合在元件的表面,其具备相对较高的编码容量,因此成为制备微/纳米条形码较为普遍的方案。然而由于光学元素的各向异性,在读取过程中这些条形码必须是特定取向放置才可以被识别,增加了操作的复杂性。与此相反,光谱编码是将多种发色团的颜色和强度信息进行编码。由于发光谱具有各向同性的特点,因而其读取过程不受取向依赖的限制,具有广泛的应用前景。然而通常发色团光谱较宽,很容易发生光谱重叠,降低了编码容量。另外,目前的微/纳米条形码由于其增益材料缺乏智能响应性,无法实现有效隐藏,从而限制了其在防伪及信息安全领域的应用。


基于光控酸致变色的有机WGM微盘的隐形光子学条形码的概念展示

为解决上述微纳光子学条形码存在的问题,中科院化学研究所赵永生课题组提出了一种基于有机回音壁微腔的隐藏光子学条形码的概念和设计方法。该工作发表在ADVANCED MATERIALS (2017,1701558)上。他们利用有机材料的柔性特点,通过微乳液自组装的方式制备了大小可控的有机微盘。在制备过程掺入具有智能响应的发色团。研究发现,所述微盘在激光的抽运下,发出的荧光光子经过腔体的调制,会形成含有一系列尖峰的调制谱。这些尖峰的位置和数目与腔体的尺寸及折射率相关。于是这些光谱就包含了微腔结构的指纹信息。因此,研究者创新性地以调制光谱为基础,设计了一套编码方法,能够更自动、方便地识别微盘,就像用特定的条形码去识别每件商品一样。


有机WGM微盘的制备及表征

研究者进一步利用有机材料丰富的激发态过程,制备了一套隐藏的光子学条形码。他们将光酸产生剂与酸致变色分子同时掺杂于有机微盘中,在特定波长的照射下,内部的光酸产生剂释放质子,诱导酸致变色染料变色,从而使新的光子学条形码产生。成功实现了对含有真实信息的光子学条形码进行隐藏,并展示了在防伪领域应用的巨大潜力。


隐形光子学条形码在防伪领域的应用

论文链接: http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/adma.201701558/full