具有多重可调功能的荧光图案在信息加密、存储和防伪等方面具有重要意义。然而以往荧光图案的制备主要包含荧光物质合成和图案化工艺两个步骤，存在材料合成复杂、制备工艺繁复等问题。开发一种基于无毒材料且具有可调谐多重功能的高效原位荧光图案化工艺在荧光防伪领域具有重要应用前景。

图1 具有可调荧光强度和表面微结构的荧光图案

  近期，华南师范大学华南先进光电子研究院周国富教授团队王耀教授课题组利用激光直写技术在纤维素酯（醋酸丁酸纤维素）膜表面原位制备了基于碳点的荧光图案。通过调节激光直写参数实现了表面微结构和荧光性能均可调节的荧光图案的可控制备（图1）。在特定的二氧化碳脉冲激光功率下（4 W），荧光图案的荧光强度随扫描速率的增加先增加后减小（图1a,e）。并且当扫描线间距大于单个脉冲激光点直径时，荧光图案表面具有高度可调节的线状图案 （图1d,f）。利用该荧光图案的荧光可调性可以制备具有三维视觉效果的荧光图案（图1c），并且可以通过计算机程序化控制，实现精确，快速，大面的制备不同图形的荧光图案（图1h）。

图2 荧光图案的表征

图3 荧光图案中碳点的表征

图4 激光直写原位制备荧光图案的机理

  CAB向碳点的转化是由激光诱导的光热效应引起的。研究发现激光直写过程中，醋酸丁酸纤维素表面吸热而熔融，进而发生热解反应，使纤维素分子脱水后开环重组生成碳点（图4）。作者证实了激光直写所绘制的荧光图案中的荧光来自于CAB膜中原位生成的碳点。通过将荧光图案中的荧光碳点萃取出来表征发现，该碳点具有激发波长依赖性（图3d），并且其荧光图案固体荧光也同样具有激发波长依赖性（图2i），因此该荧光图案的防伪性能得到进一步的提高。激光直写后的纤维素酯膜透明度高（90%左右），并且具有良好的抗紫外线功能。

  这项研究工作将碳点的合成工艺和荧光图案化工艺相结合，实现了精确，快速，大面积的具有多重可调性能的荧光图案的制备，为制备荧光防伪标志提供了新思路。该工作以“Carbon Dots Embedded in Cellulose Film: Programmable, Performance-Tunable, and Large-Scale Subtle Fluorescent Patterning by in Situ Laser Writing” 为题发表在《ACS Nano》上。文章第一作者是华南师范大学博士后郭媛媛博士，王耀教授为论文通讯作者。

  华南师范大学周国富教授团队王耀教授领导的先进信息材料（AIM）课题组在光、电、气体和温度等响应型功能信息和智能传感材料研究方面取得了一系列重要突破，近三年已在《ACS Nano》、《Advanced Science》、《Advanced Functional Materials》、《Small》、《Journal of Materials Chemistry A》、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《ACS Sensors》等国际期刊上发表20多篇原创性学术论文，在功能信息和智能传感材料领域的学术影响力。

  该研究工作得到了国家自然科学基金、“111计划”、广东省光信息材料与技术重点实验室、广东省教育厅创新团队和广州市科技计划等项目的支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09999