华中大吉晓帆教授/港中文(深圳)唐本忠院士《Adv. Mater.》：AIE超分子水凝胶实现信息的大量存储

点击上方“蓝字” 一键订阅

众所周知，信息的存储能力是信息社会发展的重要推动力，诸如硬盘等信息存储材料经历了飞速发展：从1956年仅可存储5MB的IBM 350 RAMAC到1937年的30MB，再到1999年存储10.2GB,最后在2007年进入TB时代。目前，信息码（一维码、二维码、三维码）作为最常见的信息存储技术被广泛应用，但是由于其仅能存储一种信息，不能满足时代发展对信息存储形式及量的更高需求。为此，华中科技大学吉晓帆教授联合港中文(深圳)唐本忠院士课题组制备了红、黄、蓝三种AIE聚乙烯醇超分子水凝胶（如图1），并提出“Codes in code”模型。

图1 PVA、AIE-R、AIE-Y 和 AIE-B 的化学结构，以及AIE水凝胶 G1、G2、G3 和 G4 的卡通示意图。

基于聚乙烯醇水凝胶表面的氢键，G1,G2,G3,G4可以组装成水凝胶G5，由于荧光分子AIE-R、AIE-Y及AIE-B的引入，使得组装体G5在紫外灯照射下呈现多种荧光颜色（如图2a）。 当许多一维码或二维码图案被引入到G5中时，不仅可以存储一种3D信息，而且可以存储大量的一维或二维信息。因此，“Codes in Code”方法所准备的信息码可以存储大量的信息（如图2b-2d）。

图2 (a) 通过 G1、G2、G3 和 G4 的界面超分子组装形成 G5 的卡通图；(b) 通过将一维码图案合并到 G5 中形成的 G6、G7 和 G8 的卡通图；(c)通过将二维码图案引入到 G5 中形成G9、G10 和 G11 的卡通图；(d)通过将一维码和二维码图案引入到 G5 中形成G12 和 G13 的卡通图。

为证明这些超分子水凝胶能够形成稳定的组装体G5，该团队首先将G1、G2、G3、G4凝胶靠近并黏附，冷冻后，将G5转移至不同基底，并对G5进行旋转，以证明组装体的稳定性（如图3）。

图3 (a) 卡通图和 (b) G5 的界面超分子组装、及其在旋转和转移过程的照片

同时，该团队利用激光雕刻技术在组装体G5上分别引入不同数目的一维码及二维码证明了多信息存储的可能性。如图4，在G5中同时引入一个一维码和一个二维码图案，形成G12。在图a中，水凝胶G12在自然光下无法显示彩色图案，其存储的信息不能被识别。在紫外光的照射下，G12显示出荧光颜色，通过三维码软件扫描，可以识别其存储的信息。由于水凝胶G12中包含了一个一维码图案和一个二维码图案，为了增强信息码的对比度，他们将其转移至黑色基底上。如图b，G12在自然光下，一维码和二维码图案对比度都不高，通过二维码软件扫描无法识别信息。在紫外光的照射下，G12显示出荧光颜色，信息码的对比度增强，通过一维码和二维码软件分别对两种信息码扫描，可以分别识别出它们存储的信息。因此，水凝胶G12实现了对1D、2D、3D三种信息的存储。如果用同样的方式，将大量的一维码和二维码图案都引入水凝胶G5中形成G13（图2d），可实现对一种3D信息和大量1D、2D信息的存储。

图4 G12 在自然光 (a) 和紫外光 (b) 下的信息扫描过程照片。

相关成果《Codes in Code: AIE Supramolecular Adhesive Hydrogels Store Huge Amounts of Information》发表在Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma. 202105418）。华中科技大学为第一完成单位，第一作者是华中科技大学化学与化工学院2021级硕士生杨雅碧同学，其中华中科技大学吉晓帆教授和香港中文大学（深圳）唐本忠院士为论文共同通讯作者。以上工作得到国家自然科学基金、华中科技大学人才引进基金等项目的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105418 

相关进展

华南理工大学唐本忠院士团队王志明研究员课题组《ACS Nano》：一种制备Ⅰ型光敏剂用于光动力治疗癌细胞和病原体的可行策略

中科院宁波材料所陈涛研究员/香港科大唐本忠院士在《ANGEW》发表综述：荧光高分子水凝胶中的多彩世界
唐本忠院士团队冯海涛和丁丹教授JACS：通过超分子置换作用调控光敏剂暗毒性，实现高效光动力治疗

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多