陈旭东教授团队在可重复编码的手性光子晶体纸取得新进展，研究成果发表在《Advanced Functional Materials》期刊

利用高分辨率印刷技术构造不可见图案，在光子晶体纸上对复杂信息进行独立的编码/解码，在光学加密的图案/信息隐藏和水印技术中有着广阔的应用前景。  
永利集团3044noc登录入口化学院的陈旭东教授团队报道了由纤维素纳米晶体和聚离子液体自组装后交联固化而成的可重复编辑手性光子晶体纸。该光子晶体纸具有以下特点：
1、在保持光子晶体光学性质的同时，聚离子液体网络互穿交联在光子晶体手性向列相结构中；
2、光子晶体纸通过抗衡阴离子交换进行信息的编码后，显示出可控的润湿性，导致在干燥状态下对比度极低，但利用快速润湿响应获得编码区域的高对比度；
3、三重不可见信息被独立地编码在薄膜上，包括可逆的抗衡阴离子控制的润湿性引起的不可见图案、基于荧光型抗衡阴离子的永久性荧光水印标记和基于手性向列相结构的偏振性依赖结构色；
4、可通过喷墨打印方式可逆地构建全彩色图案，分辨率高达100μm；
5、此外，纤维素纳米晶体液晶的圆极化特性赋予了系统复杂而独立的响应，实现了浸润性/手性光双密钥对编码的隐性信息进行解密；
因此，这项工作为在单一材料平台上对复杂信息进行编码提供了一种简单而有效的光学技术，并扩展了可用于实现传感和防伪的图案隐藏/显示的技术。

图1.（a）通过溶胀后交联固化工艺制备CNC/PMTAC复合膜的示意图；（b-c）在原始CNCs膜和CNC/PMTAC复合膜的偏振光学显微镜下光学图像；（d-e）原始CNCs膜和CNC/PMTAC复合膜的SEM图；（f）原始CNCs膜和CNC/PMTAC复合膜的反射光谱。插图：相应样品的光学图像；（g）甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵（MTAC），CNC和CNC/PMTAC复合材料的FT-IR光谱。
 

图2. （a）CNC/PMTAC-X复合膜的抗衡离子再溶胀行为示意图；（b）与不同的抗衡阴离子在水中交换（上），干燥（中间）并再次浸泡在水中（下）时，CNC/PMTAC膜的光学图像；（c）与不同的离子交换（红色线），干燥（蓝色线）并最后再次浸入水中（黑色线）时，CNC/PMTAC膜的反射率最大值；（d）具有不同抗衡阴离子的CNC/PMTAC膜浸润状态下的反射光谱；（e）在I-和Tf2N-之间的5次连续交换时记录的反射最大值；（f）具有不同抗衡阴离子的PMTAC的饱和水含量；（g）从t = 0 s开始时，浸润状态下，CNC/PMTAC-Cl-的时间分辨反射光谱；（h）从t = 0 s开始时，浸润状态下，CNC/PMTAC-PF6-的时间分辨反射光谱；

 
图3.（a）在CNC/PMTAC膜上创建不可见的图案的示意图；（b）在CNC/PMTAC膜上创建不可见的图案的喷墨打印和擦除过程的光学图像；（c-e）通过喷墨打印在CNC/PMTAC膜上实现隐藏和显示的图案。

 
图4. （a）用Tf2N- / BF4-混合溶液进行喷墨打印的CNC/PMTAC膜的反射光谱（当浸润水中时），插图的数字表示Tf2N-的摩尔比，盐的总浓度固定为200 mm；（b）CNC/PMTAC膜浸润在具有不同比率的Tf2N-抗衡阴离子溶液时的反射率最大值；（c）浸润状态下，以不同比例的Tf2N- / BF4-抗衡阴离子组合盐溶液进行喷墨打印的CNC/PMTAC膜的光学图像；（d–f）浸入水中时处于干燥状态的不可见图案（上方）和处于彩色状态（下方）。

 图5. 通过喷墨印刷在单个CNC/PMTAC膜上的可润湿响应汉字和荧光水印的独立编码信息的（a）示意图和（b）光学图像。

图6. “三明治结构”设计的加密和解码示意图和光学图像；该三明治设计由两张由透明单向拉伸薄膜分开的CNC/PMTAC薄膜形成，二维码只能在右手CPL下，底层浸润性，而顶层干燥的情况下识别。
相关研究成果以“Re-Printable Chiral Photonic Paper with Invisible Patterns and Tunable Wettability”为题发表于国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上。第一作者为永利集团3044noc登录入口化学院博士研究生陈锐炼；通讯作者为陈旭东教授团队的洪炜副教授；该工作得到陈旭东教授的大力支持与指导。该工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202009916