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Light Sci. Appl.:在超连接世界中保护信息:利用双光发射材料的3D光学加密

顶尖团队的选择

重点摘要

本篇研究由来自 Georgia Institute of Technology 的 Seung Soon Jang、来自Yonsei University 的Cheolmin Park 等人发表。

  1. 科技进步:先进技术导致超连接的世界。
  2. 安全顾虑:连接性引发数据安全问题,需要加密。
  3. 光学加密进展:光学加密技术改善了数据的保密性。
  4. 创新的3D加密:采用双光发射材料开发的3D加密技术。
  5. 材料特点:金属有机框架中的荧光钙钛矿纳米晶体使室温磷光稳定发射,通过磷光隐藏真实数据,以荧光呈现虚假数据。
  6. 应用与未来:可应用于可穿戴设备,具有提高的安全性。
  7. 可及性与成本效益:此技术具有成本效益,并且可使用标准3D打印机轻松取得。

研究背景

超连接性引起隐私担忧,需要先进的加密技术。利用发光材料的光学技术具有潜力,特别是有机室温磷光(RTP),可以暂时隐藏信息。然而,高效稳定的纯有机RTP仍然具有挑战性。金属有机框架(MOFs)可以使磷光变得坚固,实现稳定的RTP。在MOFs中生长的荧光钙钛矿产生独立荧光和RTP的双光发射MOFs,适用于通过二维和三维打印进行多维光学加密。

研究成果

  • 研究人员开发了同时具有萤光和磷光的金属有机框架(MOFs),用于光学加密应用。
  • 他们通过在以铅为基础的MOF中掺入氰尿酸(CA)分子,合成了磷光MOFs (Ph MOFs)。 CA作为能量转移供体传递给MOF中的三羧酸(TMA)配体,产生深蓝室温磷光。
  • 他们然后在Ph MOFs中合成氟化铅钾萤光奈米晶体,以创建同时发射萤光和磷光的MOFs (Fl-Ph MOFs)。在紫外线激发下,铅盐表面结构奈米晶体发出绿色萤光。
  • Fl-Ph MOFs具有独立的萤光和磷光发射,使其可用于加密光学图案。当紫外线关闭时,萤光迅速消失,显示出磷光图案。
  • 他们展示了使用Fl-Ph MOFs的2Dturned 烙印加密图案,其中磷光中的真实加密信息隐藏在紫外线下的假萤光图案之后。
  • 他们还开发了在聚合物基质中分散Fl-Ph MOFs的3D打印加密立方体。从不同的角度观看立方体首先会显示出萤光,然后在关闭紫外线后显示加密的磷光图案。
  • 使用智能手机应用程序,他们展示了3D打印立方体可以用于双重加密手机的锁定/解锁,具有非常高的安全性,基于立方体几何和双发射。

研究方法

  1. 材料概述 使用的材料包括铅硝酸盐、TMA、CA等。
  2. 制备铅MOF和Ph MOFs 通过溶剂热反应制备铅MOF和Ph MOFs,并进行相应的纯化和干燥处理。
  3. 制备MAPbBr3 NCs在铅MOF和Ph MOF上 通过将MABr/methanol溶液滴加到铅MOF或Ph MOFs悬浮液中合成MAPbBr3 NCs。
  4. 制备Fl–Ph MOF@PCL filaments 利用PDMS模具 利用预定模式的PDMS模具制备Fil-Ph MOF@PCL纤维。
  5. 表征 使用不同仪器对材料的形态、结构、光谱等进行表征,包括SEM、TEM、XRD、FT-IR、TGA等。
  6. 第一性原理计算 使用DFT方法,采用Vienna Ab initio Simulations Package软件包进行计算,模拟材料的结构和性质。

结论

本研究展示了利用新型双光发射金属有机骨架材料(MOFs)进行先进光学加密的能力。MOF结构使得能够独立控制荧光和磷光,实现隐蔽的多维度加密。可读取于智能手机的2D pochoir图案和3D打印的立方体对于实际的防伪应用具有潜力。进一步提高发射效率、空气稳定性和设备集成,可以实现从显示屏到可穿戴传感器等各种平台的多样化应用。总的来说,本研究激发了创意的加密策略,并推动了发光MOF的发展,为我们高度连接的世界中的下一代数据安全提供了启示。

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