假冒与保护之间的激烈竞赛是一个长期的热点问题。早在中国古代，许多防伪标签（如水印、指纹和笔迹）就已广泛与文化、经济和军事交织在一起。创新的防伪技术对于市场稳定、医疗健康和社会可持续发展具有重要意义。目前的防伪标签专注于使用刺激响应的发光材料或结构色图案来传达编码信息，例如全彩色的量子点、发光钙钛矿纳米晶体、时间依赖性的磷光材料、稀土发光体和纳米压印光子阵列。然而，这些防伪系统在实际应用中却存在着以下问题：（a）昂贵的单体和繁琐的合成增加了生产成本；（b）精细的图案需要修改后的打印机和复杂图案设计的辅助才能实现加密；（c）秘密编码限于一维或二维的信息传递。因此，设计一种低成本、易于操作、多级精密和便于认证的防伪技术成为一项挑战性的课题。

  相比之下，偏振衍生的手性发光材料将大量有关视觉特征和空间结构的信息整合到一种复合材料中。那么，每种信息都可以进行编码或集成，从而大大提高防伪水平。在这方面，纤维素纳米晶体（CNC）是构建手性发光薄膜的强大可持续资源。但是，发光体固有颜色与CNC结构颜色的相互干扰、低光致发光和水不稳定性极大地阻碍了其在防伪应用中的发展。

  近日，中国科学院大连化物所的卿光焱研究员团队在《Advanced Functional Materials》上发表了题为Multimodal, Convertible, and Chiral Optical Films for Anti-Counterfeiting Labels的文章，第一作者为博士生张福生。该工作设计了一种绿色可持续、大面积和多模式的手性光子薄膜，克服了上述问题，并将其用于高级别防伪标识的开发。该研究为新型防伪材料的设计提供了思路。

  CNC薄膜具有仿生甲壳虫结构的极化特性，不仅表现出结构色的视觉特征，还呈现空间结构的圆偏振特性（图1）。受此启发，将CNC系统和强发光的稀土配合物进行共组装（图2），制备出携带四种光学信息的手性光子复合膜。该材料展现出生动的结构色、明亮的荧光、手性光学和圆偏振发光（CPL）特性。由于手性向列结构的调节，它可实现全彩色的结构颜色和可调的荧光性（图3）。值得注意的是，该薄膜辐射右手性CPL，不对称因子可达–0.36，寿命高达510 µs，绝对量子产率高达66.7%（图4）。更有趣的是，在给定的0°和90°的旋转角下，偏振滤光片可以控制其从天蓝色到卡其色的手性光学变异。基于这些综合特性：四个水平的光学状态、湿度响应的结构色或荧光色、柔韧性、耐溶剂性和偏振敏感的手性光学，这种CNC衍生的光子材料可以作为模型钞票上的安全标识（图5），这一研究极大地推动了其在防伪应用中的发展。此外，这种多模态光学系统具有广泛的编码设计能力，有望为光通信、手性传感、先进的视觉纺织品和可穿戴的手性光学设备开发开辟新的视野。

图1手性光子膜的制备原理图

图2稀土配合物与CNC的物理化学表征

图3手性光子膜的结构可调性、发光特性和柔韧性

图4光子膜的手性光学变异行为

图5多模式光学信息的叠加特性以及应用展示性

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202204487

  作者团队简介：

  卿光焱，中国科学院大连化学物理研究所

  主要从事聚合物界面材料方面的研究工作，开发了一系列生物分子响应性聚合物材料、手性功能表面和面向翻译后修饰蛋白质组学的聚合物基富集材料与器件。以第一或通讯作者在Nat. Commun.（1篇），Adv. Mater.（3篇），J. Am. Chem. Soc.（5篇），Angew. Chem. Int. Ed. (2篇)，Chem. Sci.(3篇)，NPG Asia Mater.（4篇），TRAC Trends in Anal. Chem.（2篇）等国际知名权威期刊上发表SCI论文80篇，参与发表论文30篇；申报国家发明专利30项，已授权18项。主持国家自然科学基金面上项目四项，青年科学基金项目一项。以第二完成人获得了2011年湖北省自然科学一等奖。2012年12月被评选为湖北省楚天学者特聘教授，2014年7月获得湖北省杰出青年基金资助。2018年在中国科学院大连化学物理研究所，生物技术部成立生物分离与界面分子机制创新特区组，担任研究组组长，特聘研究员，博士生导师。2018年入选辽宁省“兴辽英才计划”创新领军人才。2019年获得国家基金委优秀青年科学基金资助。2020年入选大连市杰出青年科技人才。

  实验室网站：www.biosep.dicp.ac.cn

  研究方向：生物传感；生物分离；生物界面；智能聚合物材料；

  热烈欢迎申报研究组博士后，博士及硕士研究生。