快猫

近日，我校快猫 陈旭东教授、汪成教授、钟世龙副教授团队利用聚合物基褶皱结构在光学防伪与加密领域取得新进展。研究团队面向高安全等级衍射防伪标签（DALs）在信息容量、通道独立性和环境稳定性方面的瓶颈，提出了一种基于光敏聚氨酯（Pho-PU）薄膜表面可控褶皱结构的角度复用光学加密策略。通过分子结构设计、光诱导应力调控和溶剂显影放大，在透明聚氨酯薄膜表面构筑了高度有序的周期性褶皱结构，并利用其一阶衍射对方位角高度敏感的特性，将不同取向的光栅单元作为独立光学通道，实现了双通道、四通道及八通道角度可切换独立衍射图像。相关成果以“Buckling-Induced Angular-Switchable Diffraction Images on Polyurethane Film for Optical Encryption and Anti-Counterfeiting”为题发表在国际著名期刊《Advanced Materials》，我校钟世龙副教授、硕士生朱永健与梁伟恩为论文共同第一作者；我校陈旭东教授、钟世龙副教授，以及中山大学朱照祥博士后为共同通讯作者。该工作是钟世龙副教授在我校“青年百人计划”（博士后）资助期间所发表论文的深入研究。其前期成果以题为“Designed wrinkles for optical encryption and flexible integrated circuit carrier board”发表于Nature旗下期刊《Nature Communications》。本项后续工作既是对该研究的延续与拓展，也进一步印证了我校“青年百人计划”人才政策的科学性与实效性。快猫 均为两篇论文的第一完成单位。

传统衍射防伪标签大多依赖单一微纳结构或单一显示通道，信息容量有限，一旦结构设计规律被掌握，仍存在被仿制和破解的风险；同时，其在高温、高湿或复杂基底环境下的结构稳定性也限制了实际应用。针对上述难题，研究团队以Pho-PU薄膜为材料体系，通过365 nm紫外光选择性照射诱导曝光区域1,4-二氢吡啶转化为2,6-二甲基吡啶结构，并与主链仲胺基团形成氢键，产生局域内应力驱动薄膜表面发生初始屈曲变形；随后经乙腈显影放大，形成周期和取向均可精确调控的表面浮雕光栅。进一步研究表明，该光栅的一阶衍射对方位角高度敏感。当样品方位角旋转至约12°时，一阶衍射信号趋于消失。这一特性使得不同取向的光栅天然形成相互独立的光学通道。基于该机制，团队先后实现了双通道、四通道及八通道角度可切换独立衍射图像。

实验结果表明，八通道体系在缺少正确密钥时随机猜测误识别率下限达99.04%，八幅衍射图像信噪比均大于30、对比度均超过1，满足ISO/IEC 15415条码质量标准Grade C要求。同时，该防伪标签可贴附于玻璃、陶瓷、PET及金属等多种基底，并在85°C、85%相对湿度条件下保持良好的尺寸稳定性与光学性能，能够有效防止标签形变导致的验证功能失效。

该研究融合了聚氨酯材料的可加工性、光敏单元的应力响应特性、微纳屈曲结构的衍射特性及角度复用编码策略，构建了从材料设计到多通道光学加密器件的完整技术链条，为高容量、高安全等级聚合物基衍射防伪标签的制备提供了可行路径。

论文链接：//doi.org/10.1002/adma.74145；

//doi.org/10.1038/s41467-024-50069-7