上海交大一團(tuán)隊成功研發(fā)可反復(fù)加密解密的隱形墨水

上海交大李良團(tuán)隊成功研發(fā)可反復(fù)加密解密的隱形墨水

圖為上海交大李良團(tuán)隊成功研發(fā)可反復(fù)加密解密的隱形墨水的信息儲存及解密過程示意圖。 上海交大供圖。

上海交通大學(xué)2日發(fā)布消息稱，該校環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院李良課題組成功研發(fā)了一種“新型隱形墨水”，可實現(xiàn)反復(fù)加密、解密。

提起“隱形墨水”，人們首先會想到諜戰(zhàn)片里用來傳遞情報的特工，用特殊的方式讓秘密消失或復(fù)原。然而傳統(tǒng)的隱形材料最大的缺點在于安全性不夠好。

11月1日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)子刊《自然-通訊》(NatureCommunications)在線刊登了上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院李良課題組的最新研究成果：一種基于金屬有機(jī)骨架(MOFs)的隱形墨水用于信息加密。

在當(dāng)今信息爆炸的時代，如何對機(jī)密信息進(jìn)行安全地存儲和保護(hù)仍然是一項很大的挑戰(zhàn)。該研究通過化學(xué)反應(yīng)和溶劑處理可以直接在MOFs中可逆地產(chǎn)生和淬滅熒光鈣鈦礦納米晶，從而可以實現(xiàn)機(jī)密信息的反復(fù)存儲和保護(hù)應(yīng)用。這是李良課題組在量子點研究領(lǐng)域又一創(chuàng)新性突破。

圖為打印信息噴上甲醇等極性溶劑后熒光淬滅加密，繼續(xù)噴上溴化鉀等鹵化鹽后出現(xiàn)的熒光解密。上海交大供圖。

量子點具有優(yōu)異的光電性能，在照明、顯示、生命科學(xué)、太陽能電池等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而量子點的穩(wěn)定性是影響其發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

針對熒光量子點的穩(wěn)定性問題，李良團(tuán)隊在前期工作中提出了Al摻雜自鈍化量子點，和在“無水”環(huán)境對量子點進(jìn)行二氧化硅、硅鋁復(fù)合氧化物包覆的方法，都取得了成功。

課題組成員張從陽在進(jìn)入李良實驗室攻讀博士之前，主要研究金屬-有機(jī)骨架(MOFs)，原本是嘗試將MOFs對量子點進(jìn)行包覆，從而提高其穩(wěn)定性。實驗思路雖然遇到瓶頸，但在實驗過程中卻有了意外的收獲。他偶然發(fā)現(xiàn)將MOFs直接作為反應(yīng)前體來同時提供金屬離子和限域模板，通過與鹵化鹽反應(yīng)，可以直接轉(zhuǎn)化產(chǎn)生強(qiáng)熒光的鈣鈦礦納米晶。于是課題組開始思索，這種新的合成方法能如何運(yùn)用?

李良長期從事半導(dǎo)體納米晶合成化學(xué)及半導(dǎo)體納米晶在新能源、照明顯示以及環(huán)境污染物治理中應(yīng)用的研究工作。他熟知，在信息安全領(lǐng)域，熒光染料、配合物、量子點等使用廣泛，它們主要運(yùn)用在光、電、機(jī)械力等外界刺激下會發(fā)生熒光的變化實現(xiàn)光學(xué)信息的存儲和防偽等應(yīng)用。但是大部分此類材料的缺點在于由于自身光學(xué)性能的原因，導(dǎo)致其安全保密性相對較低。李良大膽設(shè)想，新的合成方法也許能解決這個問題。用于轉(zhuǎn)化反應(yīng)的MOFs本身無熒光也不吸收光，不受外界刺激(如光激發(fā))的影響，很好地滿足了隱形性和安全性的要求。

沿著這個思路，張從陽在后續(xù)實驗中利用噴墨打印機(jī)，通過噴墨打印等印刷手段進(jìn)行信息存儲和加密，所記錄的信息無法通過常規(guī)手段讀取出來;然后對其進(jìn)行鹵化鹽反應(yīng)，即能完成信息讀取和解密過程。同時，由于鈣鈦礦材料的離子特性，在極性溶劑(如甲醇)處理之后，所產(chǎn)生的熒光鈣鈦礦納米晶可以很快淬滅，并直接可以再次用于新的轉(zhuǎn)化過程。

值得一提的是，由于MOFs具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，直接用MOFs記錄的信息可以長期存儲，用來重復(fù)解密和加密。 (記者 許婧)