中科院化学所张军研究员和张金明副研究员: 基于纤维素的可调全彩动态荧光材料
近日，中科院化学所张军研究员和张金明副研究员等人开发了一种基于可再生天然纤维素的可调光全彩固体荧光材料，相关成果以“Phototunable Full-Color Emission of Cellulose-Based Dynamic Fluorescent Materials”发表于Adv. Funct. Mater.上。
该研究基于三色视觉和动态荧光共振能量转移（FRET）原理，利用纤维素的结构优势，通过接枝螺吡喃（SP）、荧光素（FITC）、嵌二萘（Pyr）基团得到三色材料CA-SP（红色）、CA-FITC（绿色）和CA-Pyr（蓝色），这些三色材料继承了纤维素骨架的优良溶解性和加工性能，因此可以很容易地将它们转化为印刷用油墨，经过简单混合这些三色材料，可建立动态FRET系统，获得全彩荧光材料，而不需要复杂的分子设计和合成。
图1 可调光全彩动态荧光材料的原理图解，R（t），动态荧光组分；G0和B0为对应的静态荧光组分
图2 三色材料的光物理研究
图3 颜色偏移中的FRET过程
图4 动态荧光材料的色饱和度和可逆性
图5 动态全彩荧光防伪设计
该研究将染料分子接枝到天然可再生纤维素上制备得到一系列三色材料，然后通过它们的简单混合而得到动态可调全彩固体荧光材料，提供了一种简单易行且具有良好经济性的全彩可调光荧光材料制备方法。通过改变RGB比例、激发时间和强度可调节FRET供体和受体之间的能量转换效率，进而控制荧光输出、发射波长和亮度。荧光的输入和输出之间存在复杂的动态非线性变化，这使得荧光印刷图案的复制、伪造和还原变得非常困难，因而该种材料非常适用于防伪领域。除此之外，与多种底物表面的良好兼容性也提高了纤维素基全彩荧光材料在信息加密、安全印刷和动态防伪等方面的适用性。
论文链接：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201703548/full
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