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  光開關(guān)熒光聚合物（PFPs）近年來在信息存儲、防偽、數(shù)據(jù)加密和邏輯門等方面得到了廣泛的應(yīng)用。PFPs通常是將光開關(guān)熒光團(tuán)結(jié)合到聚合物中制備得到，其表現(xiàn)出可逆的熒光切換、高開關(guān)比、高亮度、快速的光響應(yīng)和出色的光循環(huán)等特性。然而，這些PFPs仍然需要使用高能且有害的紫外光來調(diào)控，這不僅會危害健康，同時也會破壞材料的結(jié)構(gòu)，降低抗疲勞性能。這些問題嚴(yán)重阻礙了光開關(guān)熒光材料的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展。

  近年來，具有可見光響應(yīng)的負(fù)光致變色體系受到人們的不斷關(guān)注。可見光響應(yīng)的負(fù)光致變色分子具有良好的光開關(guān)特性和光可逆性。但近期報(bào)道的可見光驅(qū)動的光開關(guān)熒光系統(tǒng)仍然是基于小分子或者溶液處理的分子聚集體，光穩(wěn)定性和光循環(huán)較差。由于功能位點(diǎn)少和可加工性差，它們的應(yīng)用潛能較小。因此，構(gòu)建具有高光穩(wěn)定性和易于加工的可見光驅(qū)動的 PFPs 是非常有意義的。

  據(jù)此，湖南科技大學(xué)陳建教授和周智華教授聯(lián)合電子科技大學(xué)崔家喜教授等針對于目前光響應(yīng)熒光材料存在的問題，開發(fā)了一種新型可見光開關(guān)熒光聚合物（VPFPs），用于光可擦寫圖案、光學(xué)防偽和信息加密應(yīng)用。他們合成了一種具有負(fù)光致變色特性的新型可聚合螺吡喃單體（NSPMA）來實(shí)現(xiàn)可見光/熱誘導(dǎo)的可逆光開關(guān)熒光，并將其共價(jià)結(jié)合到聚丙烯酸甲酯（PMA）基質(zhì)中，使得制備的VPFPs具有優(yōu)異的成膜能力、光穩(wěn)定性和可加工性。在該體系中，NSPMA在穩(wěn)定開環(huán)態(tài)呈現(xiàn)紅色熒光，可見光（525 nm）可誘導(dǎo)其異構(gòu)化為無熒光且不穩(wěn)定的閉環(huán)態(tài)，這種不穩(wěn)定的閉環(huán)態(tài)可以自發(fā)地異構(gòu)化為穩(wěn)定的開環(huán)態(tài)，并且這個過程是可逆的。此外，聚合物基質(zhì)可以在一定濃度范圍內(nèi)顯著降低聚集誘導(dǎo)熒光猝滅（ACQ）效應(yīng)。最終，制備的VPFPs具有高亮度、優(yōu)異的光可逆性和光穩(wěn)定性、工藝簡單、可加工性等性能。基于這些良好的特性，VPFPs成功地應(yīng)用于光可擦寫圖案、高級防偽和信息加密。文章以“Visible-Light-Driven Photoswitchable Fluorescent Polymers for Photorewritable Pattern, Anti-Counterfeiting, and Information Encryption”為題，在線發(fā)表在《Advanced Functional Materials》。

圖1. 設(shè)計(jì)策略。（A）在可見光照射和黑暗中的熒光可逆切換，以及NSPMA相應(yīng)的光/熱誘導(dǎo)異構(gòu)化示意圖。（B）VPFPs在波長選擇性響應(yīng)的信息加密模型；（C）防偽模型制備和響應(yīng)示意圖。

圖4. NSPMA的開環(huán)態(tài)與閉環(huán)態(tài)的前線分子軌道圖以及從S₀到S₁態(tài)的空穴-電子密度分布圖。

圖5. VPFPs在信息加密上應(yīng)用

  原文鏈接：Xiang Li¹ , Hong Wang¹ , Jian Chen*, Yong Tian, Chongchen Xiang, Wanqiang Liu, Zhihua Zhou*, Jiaxi Cui*, Xudong Chen. Visible-light-driven photoswitchable fluorescent polymers for photorewritable pattern, anti-counterfeiting and information encryption. Adv. Funct. Mater. 2023, 2303765.

https://doi.org/10.1002/adfm.202303765

通訊作者簡介：

  陳建，博士教授，博士研究生導(dǎo)師，湖南科技大學(xué)湘江學(xué)者，湖南省杰出青年科學(xué)基金獲得者，湖南省普通高校青年骨干教師，湖南省121創(chuàng)新人才，中國化學(xué)會高級會員。曾獲2021年湖南省自然科學(xué)二等獎和2011年獲全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎等。近年來，先后共主持包括國家自然科學(xué)基金青年和面上項(xiàng)目等各類課題10余項(xiàng)等。以第一作者或通訊作者在Adv. Funct. Mater.、Mater. Horizons、Small、Macromolecules、Chem. Commun.等國內(nèi)外雜志上發(fā)表SCI論文70余篇，引用2000余次，H-index為29。目前申請發(fā)明專利30項(xiàng)，授權(quán)27項(xiàng)。