众所周知，信息的存储能力是信息社会发展的重要推动力，诸如硬盘等信息存储材料经历了飞速发展：从1956年仅可存储5MB的IBM 350 RAMAC到1937年的30MB，再到1999年存储10.2GB,最后在2007年进入TB时代。目前，信息码（一维码、二维码、三维码）作为最常见的信息存储技术被广泛应用，但是由于其仅能存储一种信息，不能满足时代发展对信息存储形式及量的更高需求。为此，华中科技大学吉晓帆教授联合港中文(深圳)唐本忠院士课题组制备了红、黄、蓝三种AIE聚乙烯醇超分子水凝胶（如图1），并提出“Codes in code”模型。

图1 PVA、AIE-R、AIE-Y 和 AIE-B 的化学结构，以及AIE水凝胶 G1、G2、G3 和 G4 的卡通示意图。

  基于聚乙烯醇水凝胶表面的氢键，G1,G2,G3,G4可以组装成水凝胶G5，由于荧光分子AIE-R、AIE-Y及AIE-B的引入，使得组装体G5在紫外灯照射下呈现多种荧光颜色（如图2a）。 当许多一维码或二维码图案被引入到G5中时，不仅可以存储一种3D信息，而且可以存储大量的一维或二维信息。因此，“Codes in Code”方法所准备的信息码可以存储大量的信息（如图2b-2d）。

图2 (a) 通过 G1、G2、G3 和 G4 的界面超分子组装形成 G5 的卡通图；(b) 通过将一维码图案合并到 G5 中形成的 G6、G7 和 G8 的卡通图；(c)通过将二维码图案引入到 G5 中形成G9、G10 和 G11 的卡通图；(d)通过将一维码和二维码图案引入到 G5 中形成G12 和 G13 的卡通图。

  为证明这些超分子水凝胶能够形成稳定的组装体G5，该团队首先将G1、G2、G3、G4凝胶靠近并黏附，冷冻后，将G5转移至不同基底，并对G5进行旋转，以证明组装体的稳定性（如图3）。

图3 (a) 卡通图和 (b) G5 的界面超分子组装、及其在旋转和转移过程的照片

  同时，该团队利用激光雕刻技术在组装体G5上分别引入不同数目的一维码及二维码证明了多信息存储的可能性。如图4，在G5中同时引入一个一维码和一个二维码图案，形成G12。在图a中，水凝胶G12在自然光下无法显示彩色图案，其存储的信息不能被识别。在紫外光的照射下，G12显示出荧光颜色，通过三维码软件扫描，可以识别其存储的信息。由于水凝胶G12中包含了一个一维码图案和一个二维码图案，为了增强信息码的对比度，他们将其转移至黑色基底上。如图b，G12在自然光下，一维码和二维码图案对比度都不高，通过二维码软件扫描无法识别信息。在紫外光的照射下，G12显示出荧光颜色，信息码的对比度增强，通过一维码和二维码软件分别对两种信息码扫描，可以分别识别出它们存储的信息。因此，水凝胶G12实现了对1D、2D、3D三种信息的存储。如果用同样的方式，将大量的一维码和二维码图案都引入水凝胶G5中形成G13（图2d），可实现对一种3D信息和大量1D、2D信息的存储。

图4 G12 在自然光 (a) 和紫外光 (b) 下的信息扫描过程照片。

  相关成果《Codes in Code: AIE Supramolecular Adhesive Hydrogels Store Huge Amounts of Information》发表在Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma. 202105418）。华中科技大学为第一完成单位，第一作者是华中科技大学化学与化工学院2021级硕士生杨雅碧同学，其中华中科技大学吉晓帆教授和香港中文大学（深圳）唐本忠院士为论文共同通讯作者。以上工作得到国家自然科学基金、华中科技大学人才引进基金等项目的资助。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105418