近日，中國科學院深圳先進技術研究院材料所副研究員何睿、研究員喻學鋒團隊成功開發出一種可對光和熱等多刺激進行變色響應的新型鈣鈦礦微膠囊材料，能夠有效提升信息加密等級和信息存儲密度，相關成果發表于《美國化學會—納米》雜志。
隨著信息技術的快速發展，對高性能信息加密和存儲材料的需求更加迫切。金屬鹵化物鈣鈦礦量子點憑借其熒光量子產率高、發射波長可調、合成方法簡單等優點，已成為信息加密領域的熱門材料。
以往，研究人員嘗試使用不同的刺激形式如水、極性溶劑、溫度等來調控鈣鈦礦材料的發光信號，從而獲得具有三種模態的刺激響應材料。但由于鈣鈦礦材料穩定性差，容易導致在接受刺激源后熒光衰減或淬滅，很難實現熒光信號的長效可逆變化，限制了鈣鈦礦加密材料的應用。
對此，研究團隊開發出一種新型鈣鈦礦微膠囊材料，可以對光和熱的正交刺激進行響應形成四種模態。得益于微膠囊的殼核結構，熱致變色鈣鈦礦微膠囊不僅具有較高的水氧穩定性，還可在20°C和70°C之間反復切換，依舊保持較色彩清晰和熒光明亮，展現出持久的可逆四模態響應性能。此外，通過對照實驗可以直觀地證明鈣鈦礦量子點與熱致變色體系在高溫狀態下會產生相互作用，形成新的加密模態。
據了解，該研究中實現的四模態材料減少了數據冗余，提高了加密安全性和信息存儲密度。通過將熱致變色鈣鈦礦微膠囊與其他顯示材料結合使用，可以實現對圖案、數字、字母等各類復雜信息的多級加密和解密功能。
此外，該團隊還針對性地設計了一套以熱致變色鈣鈦礦微膠囊為“密鑰”的多級信息加密系統。在操作口令的驅動下，采集設備將測定不同狀態下微膠囊的CIE-Lab值，并將信號轉化成與之對應的ACSII碼（美國信息交換標準代碼），最終根據密碼簿中ACSII碼與字母的對應關系獲得真實信息。
未來，研究人員還將進一步對不同種類的刺激響應材料進行設計組合，有望獲得具有更多模態變化的多刺激響應智能微膠囊材料，推動信息加密領域的高速發展，不斷提升信息存儲的安全性。
相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c00938
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