在信息加密与防伪领域,传统的静态加密技术(如荧光纤维、水印、全息图)因特征固定、易于仿制而面临日益严峻的安全挑战。刺激响应变色材料的出现为信息加密提供了新的思路,但现有基于光致变色分子(如螺吡喃、二芳基乙烯)的加密方案大多局限于静态“开-关”响应或多模态颜色变化,缺乏对信息显示时序的精确调控能力。动态信息加密技术是指除刺激条件外,引入时间维度控制条件,使信息内容随刺激时间动态变化,从而提升保密与防伪安全性。给体-受体斯坦豪斯加合物(donor-acceptor Stenhouse adducts,DASAs)是一类新型可见光响应负光致变色分子,能够在500-700 nm的可见光驱动下实现线性与环状结构之间的可逆转变。与传统光致变色分子相比,DASAs具备光谱可调性强、固态异构化可被酯基功能化化合物加速等独特优势。通过分子结构设计与微纳加工策略,可以在宏观固态基底上构建具有时间维度编程能力的动态加密系统,将时间尺度引入加密体系,为发展高安全性信息加密与防伪技术提供全新思路。
2026年5月7日,电子科技大学光电科学与工程学院王东升/郑永豪团队在Advanced Science发表了题为《Controlling photochromism of donor-acceptor Stenhouse adducts on micro-dot arrays beyond human-eye resolution for dynamic light encryption》的研究论文。该研究的核心思路在于通过可见光诱导DASAs分子的linear-to-cyclic异构化,利用人眼视觉分辨极限以下的微液滴点阵技术,精准调控固态基底上的荧光开启动力学。针对传统浓度调控的非线性问题,团队通过高精度喷墨打印构建不同密度的微点阵(0%–100%灰度值),实现了信息在光照下的“隐藏-显现-再隐藏”动态演变,为时间维度的动态加密提供了新思路。

图1 基于光致变色材料的动态信息加密原理示意图

图2 荧光打开动力学研究
动力学研究表明,DASA-1的线性-环状异构化遵循严格的一级动力学,异构化速率随浓度升高而降低,高浓度下聚集诱导的自猝灭效应是主要原因。荧光开启动力学与异构化过程解耦,可通过调节DASA-1与F8BT的质量比精准调控:稀释区(比例<1:1)光照后荧光立即增强;浓缩区(比例>2:1)荧光初始完全猝灭,出现延迟开启,延迟时间随浓度线性延长,最高可达70秒。这一浓度调控策略为动态光编码安全标签中的时间加密密钥设计提供了简便有效的技术手段。

图3 酯基分子加速DASAs分子在相纸表面的异构化速率的研究
针对传统纸质信息安全技术静态特征易仿制、隐藏维度单一的问题,基于酯基功能化辅助的DASA光致变色体系,系统研究了其在固态纸张上的光致异构化行为与动力学调控机制。研究发现,三乙酸甘油酯(GTA)能够显著促进DASA-1的固态异构化,通过构建极性微环境加速质子转移并增加自由体积,使异构化速率和转化效率大幅提升,部分性能接近溶液水平。然而,反射率与GTA浓度之间存在非线性关系(低浓度敏感、高浓度饱和),增加了动力学精确调控的难度,揭示了固态光致变色性能精准可控调节所面临的关键挑战。

图4 基于光致变色材料的动态加密应用
利用人眼视觉分辨极限(约150 μm)以下的微液滴点阵,实现对DASAs光致变色动力学的精确编程。研究团队通过高精度喷墨打印系统,在相纸表面构建了平均像素直径约60 μm的微液滴点阵,以不同密度的点阵排布(0%–100%)定义宏观灰度区域。由于各区域GTA沉积量的差异导致DASA-1异构化速率不同,荧光信号的开启时间呈现精确的先后顺序。这一策略有效规避了传统浓度调控方法中存在的非线性响应问题,实现了对固态基底上光致变色动力学的均匀、可预测调控。基于此,研究团队成功演示了数字“134”向“888”的动态转换以及英文“China”与中文“中国”的依次显现,加密信息仅在约90秒的精确时间窗口内可被正确读取。该研究通过将人眼视觉分辨极限与微纳打印技术相结合,为动态信息加密引入时间维度作为新的解密密钥,为发展高安全性防伪技术提供了全新思路。
该论文电子科技大学为第一完成单位,王东升副教授、郑永豪教授、孙梵熙博士、曲靖健康医学院张汉君博士为该论文的共同通讯作者,电子科技大学26届硕士毕业生胡洪涛为第一作者。该工作得到了国家自然科学基金项目(52203134、62375041、22375029、22405088)和四川省科技厅项目(2023ZYD0037、2024YFHZ0307、2024NSFSC0249)资助。
原文链接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75340
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