赵永生课题组：基于智能响应有机微盘的隐藏光子学条形码

随着商品经济的发展，假冒伪劣产品对国家与人民的安全产生了巨大的威胁。根据世界卫生组织调查，全球范围内大约10%销售的药品是假冒的，严重损害了人们的生命安全。因此，一种不易复制的防伪标签对于保障商品的可靠性具有非常重要的意义。近日，中科院化学研究所的赵永生（点击查看介绍）团队利用智能响应的有机回音壁模式微腔，制备了一种隐藏性高的光子学条形码安全标签。

微/纳米条形码具有小尺寸且易于识别的特点，广泛应用于材料/人员的跟踪、数据存储以及防伪领域。目前为止，图形编码将可识别的光学元素组合在元件的表面，具有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，基于这些光学元素的各向异性，在读取过程中这些条形码必须在特定的取向放置才可以识别，必然导致操作复杂性的增加。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识别编码，具有较为广阔的应用前景。光谱编码发射的光谱具有各向同性的特点，没有取向依赖的限制，因此在读取过程中很容易识别。然而这些发色团具有较宽的发光光谱，很容易发生光谱重叠，导致仅具有较小的编码容量。另外，目前微/纳米条形码的增益材料缺乏一定的智能响应性，因此无法实现有效的隐藏，从而限制了在防伪及信息安全领域的应用。

为了解决上述微纳光子学条形码存在的问题，中科院化学研究所的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。研究者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。研究发现，微盘在激光的泵浦下，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有关，于是这些光谱就包含了微腔结构的指纹信息。因此，研究者创新性地对这些调制光谱进行编码，从而更自动、方便地识别微盘，就像使用特定的条形码去识别每件商品一样。

图1. 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，从而产生新的光子学条形码。成功实现了对含有真实信息的光子学条形码的隐藏，并展现出在防伪领域应用的巨大潜力。

图2. 隐形光子学条形码在防伪领域的应用

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是中科院化学研究所的博士研究生高振华，闫永丽副研究员和赵永生研究员为文章的共同通讯作者。

该论文作者为：Zhenhua Gao, Cong Wei, Yongli Yan, Wei Zhang, Haiyun Dong, Jinyang Zhao, Jun Yi, Chunhuan Zhang, YongJun Li, Yong Sheng Zhao

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Covert Photonic Barcodes Based on Light Controlled Acidichromism in Organic Dye Doped Whispering-Gallery-Mode Microdisks.

Adv. Mater., 2017, 29, 1701558, DOI: 10.1002/adma.201701558

导师介绍

赵永生

http://www.x-mol.com/university/faculty/15497