近日，我院巫金波教授课题组在国际著名学术期刊《Chemical Engineering Journal》（最新影响因子：16.744，中科院一区Top）发表题为“Grading patterning perovskite nanocrystal-polymer composite films for robust multilevel information encryption and decryption”的研究论文。上海大学材料基因组工程研究院为论文的第一单位，硕士生傅加兴、冯静芸和博士生石博日为共同第一作者，巫金波教授为唯一通讯作者。此工作同时还得到了温维佳教授和日本冲绳科学技术大学院大学（OIST）戚亚冰教授的鼎力支持。
随着信息科学和技术的快速发展，信息在传输过程中的隐蔽性和完整性具有很大的挑战。针对这一难题，该团队采用溶胀-去溶胀法制备了CsPbBr3纳米晶-聚碳酸酯复合膜，并创新性地开发了一种多级图案化方法：利用紫外纳秒脉冲激光在三个功率等级上选择性地雕刻复合材料。其中，在高功率刻蚀下破坏复合材料，以在激发光源照射下呈现出图案化的荧光信息；在中等功率下破坏纳米晶体以永久猝灭钙钛矿晶体的荧光；在低功率下诱导纳米晶体中的一些缺陷来暂时猝灭荧光，而后利用痕量水渗透复合膜以钝化缺陷，使局部恢复荧光以呈现加密信息。
该研究成果具有三重信息加密级别（明场、荧光和浸水后的荧光）、便携的解密手段（紫外光照和水浸泡）、极低的低成本（2.8×10-3USD/cm2）和较高的图案化精度（最小尺寸低至15 μm）等优点，展现出极强的信息隐蔽性、稳定性和完整性。此外，该钙钛矿柔性复合膜在实际应用中还可具有一次性口令的特点：即使机密信息在传递过程中被“无意”显示，用户也可通过浸水的方法判断信息是否泄露。另外，通过调整钙钛矿中卤素的种类和比例或选择其他聚合物连续相，可以进一步增加加密和解密信息的水平以及复杂性。该技术预计在信息安全、数据存储、手工艺品等领域具有广阔的应用前景。
上述工作得到了之江实验室重点研究项目和河套深港科技创新合作区项目的资助和支持。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722037238
图1 钙钛矿复合膜的制备路线和图案化示意
图2 用三种激光功率雕刻复合膜后，可以实现信息的隐形书写和可控擦除。根据不同的读取方式（明场、荧光以及浸水后的荧光）可以获得不同的信息。