【变色HOF材料】单色响应性 HOF 异质结构用于完全隐蔽的光子条形码

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福建师范大学吕远超副教授、张章静教授和陈邦林教授等报道的本篇文章（Advanced Materials, 2025, 2420486）中研究了基于 VIA 族基团的框架杂化来构建单色响应性氢键有机框架（HOF）异质结构，用于完全隐蔽的光子条形码。文章指出，具有区域域发射和集成响应性的发光响应异质结构在信息安全领域具有巨大潜力，但传统多色系统在初始状态下直接显示光学区域的发射颜色和长度，容易暴露指纹特征，限制了其在高安全性信息保护中的应用。作者设计了具有不同 VIA 族元素的 HOF 块，通过基于构型同化的组装方法构建内在单色 HOF 异质结构，不同 VIA 族元素的电负性差异使每个 HOF 块具有不同的键合稳定性，在相同刺激下触发不同的响应动作，最终在响应状态下形成多色发射模式，有效隐藏了内在指纹信息，展示了作为高安全性防伪标签的完全隐蔽的光子编码能力。

研究背景
1.行业问题：信息安全领域中，传统发光响应异质结构在初始状态直接暴露指纹信息，易被解码，难以满足高安全性信息保护需求。
2.研究现状：其他学者研究了多种发光响应异质结构，包括金属-金属能量转移、构象驱动调制、可逆光加成等，但这些方法多存在初始状态信息暴露的问题。
3.本文创新：作者创新性地提出基于 VIA 族基团的框架杂化来构建单色响应性 HOF 异质结构，利用不同 VIA 族元素的电负性差异实现相同初始发射下不同响应行为，有效解决信息隐蔽问题。

实验和分析
1.材料合成与表征：
1) 设计合成了以噻吩基TTHPE单体和呋喃基的TFUPE单体为构筑单元的 HOF 材料，分别得到无色条状晶体 HOF-FJU-107 和 HOF-FJU-108。
2) 通过液相自组装法合成了 HOF-FJU-109，其与 HOF-FJU-107 具有相似的晶体结构和发光特性。
3) 采用扫描电子显微镜、能量色散谱、光致发光光谱等手段对 HOF 材料的形貌、元素分布和光学性能进行表征。
2.性能与原理分析：
1) HOF-FJU-107 和 HOF-FJU-109 在紫外光激发下均表现出蓝色发光（480 nm），这得益于它们相似的分子构型和氢键相互作用。
2) 在加热条件下，HOF-FJU-109 发生蓝光到橙光的发射变化，而 HOF-FJU-107 发射变化较小，这是由于氧原子和硫原子的电负性差异导致3) 其在相同刺激下化学反应性不同，氧原子使呋喃环中的 [C─O] 键更易分解。
通过理论计算和红外光谱分析，证实了 HOF-FJU-109 在加热过程中发生了呋喃环的开环反应，形成了新的化学键，导致发射红移。

总结
1.成功构建了基于 VIA 族基团的单色响应性 HOF 异质结构，实现了从单色发射到多色发射的转变，有效隐蔽了指纹信息。
2.创新性地利用 VIA 族元素的电负性差异和构型同化组装机制，解决了传统多色系统信息暴露的问题，拓展了 HOF 材料在高安全性防伪领域的应用。
3.为智能响应异质 HOF 系统的设计提供了新见解，有望推动高安全性信息加密和防伪技术的发展，可应用于保密数据保护、艺术品防伪等领域。

Monochromatic Responsive HOF Heterostructures via VIA-Group-Based Framework Hybridization for Fully-Covert Photonic Barcode
文章作者：Yuanchao Lv, Xinming Liu, Jiashuai Liang, Lin Dong, Yan Zhang, Chenwei Lin, Shengchang Xiang, Banglin Chen, Zhangjing Zhang
DOI：10.1002/adma.202420486
文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202420486

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