在這(zhè)個信息技術高度發(fā)展的時代，我們的日常生活被(bèi)海量的數據、信息充斥著(zhe)，人們在感受信息獲取便捷的同時，也遭受著(zhe)機密信息洩露所帶來的困擾。随著(zhe)可打印墨水、可擦寫基底等信息存儲材料的出現，安全碼、全息防僞、熒光識别等信息加密-解密方法的發(fā)展，虛假信息、隐私洩露等問題得到了一定程度的緩解。但是，未經(jīng)過(guò)适當處理的解密信息存在二次洩露的危險，因此，亟需設計并制備能(néng)夠在信息解密後(hòu)對(duì)其進(jìn)行及時銷毀的先進(jìn)信息存儲設備，來提升信息的安全性。
近年來，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所陳濤研究員課題組在智能(néng)熒光水凝膠體系的設計及水凝膠基信息存儲、相應加密-解密技術的開(kāi)發(fā)方面(miàn)取得了一系列的研究進(jìn)展 （ACS Sensor, 2018, 3, 2394; Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1704568; Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58,16243; Sci. China Mater.2019, 62, 831; ACS Macro Lett. 2019, 8, 937; Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1905514; Angew Chem Int Ed, 2020, doi.org/10.1002/anie.202007506）。
近期，陳濤研究員課題組和北京航空航天大學(xué)劉明傑教授課題組合作，報道(dào)了一種(zhǒng)具有瞬态熒光性能(néng)的智能(néng)水凝膠并將(jiāng)其用于多級信息存儲，實現了信息的加密-解密-自擦除。該工作通過(guò)在聚丙烯酰胺水凝膠網絡中原位引入尿酶（urease），利用尿酶-尿素催化反應，原位實現萘酰亞胺熒光基團從質子化狀态（DEAN-H+）向(xiàng)去質子化狀态（DEAN）的轉變，達到快速降低水凝膠熒光強度的效果。除了能(néng)發(fā)生質子化-去質子化反應過(guò)程外，萘酰亞胺熒光基團還(hái)能(néng)與不同金屬離子（Zn2+、Al3+）配合，在維持水凝膠熒光強度的同時，降低熒光水凝膠熒光強度減弱的速率（在尿素溶液中）。基于此，金屬離子Zn2+、Al3+可以通過(guò)離子印染技術引入水凝膠表面(miàn)，以實現加密信息的輸入。但由于不同金屬離子與萘酰亞胺熒光基團的配位能(néng)力不同，在解密的過(guò)程中（尿素溶液處理），熒光減弱的速率不同，從而實現水凝膠表面(miàn)熒光強度的時空調控，多級加密信息的解密-自擦除。
該工作以題爲“Spatiotemporal regulation of fluorescence in a urease-embedded hydrogel for multistage information security”的論文發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202011645。本研究得到了國(guó)家重點研發(fā)計劃（2019YFC1606600、2019YFC1606603、2018YFB1105100）、國(guó)家自然科學(xué)基金（51873223、51773215、21774138）、中國(guó)博士後(hòu)科學(xué)基金（2020M671828）等項目的資助。
圖1 瞬态熒光水凝膠的設計及其用于多級信息加密-解密-自擦除
圖2 多級信息解密過(guò)程
（高分子實驗室 樂曉霞）
