复旦大学朱亮亮课题组 Adv. Opt. Mater.：橡胶摩擦刺激响应凝胶用于信息加密

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功能凝胶材料因其在柔性显示、可穿戴传感与检测、生物医学等各个领域具有广阔的应用前景而受到广泛关注。基于非共价键作用形成的超分子凝胶对外部的刺激响应高度敏感，但同时也会牺牲对于刺激响应的选择性和特异性。外加的物理刺激一般需要提供较高的能量，而化学反应刺激则会导致副产物的积累。相比之下，机械刺激代表了一种易于处理的方法来调节凝胶的形态、组装结构和特性。通过选择性的机械刺激响应来实现对超分子发光凝胶的组装结构以及发光特性的调节仍然是一个具有挑战性且迫切需要实现的目标。如果能够利用凝胶材料的机械性能与发光信息加密之间的协同作用，将具有更大的实用价值。

图1. DPP共组装凝胶的制备及刺激响应示意图

近日，复旦大学朱亮亮课题组设计构建了一种超分子功能发光凝胶，通过相应的凝胶因子和双吡啶苯酚化合物（DPP）的共组装，成功实现了选择性的橡胶摩擦刺激响应来调控凝胶的结构和发光变化。

图2. DPP-LGG凝胶的相关表征图谱

当使用小分子手性凝胶因子（L/DGG）和DPP进行共组装时，可以得到具有超分子手性的凝胶，且表现出黄色的荧光发射。还可以通过改变溶剂来调节体系超分子手性以及圆偏振荧光的方向。

对其进行橡胶的摩擦刺激，体系的荧光发射会逐渐从黄色蓝移到黄绿色。这是由于橡胶摩擦产生的静电场所带负电荷诱导体系发生了质子转移，形成了拓扑互变异构，从而改变了体系的形态、结构以及发光性质。通过红外、质谱、XRD等表征手段证明了这样一个过程。当撤去橡胶摩擦刺激后，静置一段时间该体系又会恢复到黄色的荧光发射。

图3. DPP-LGG体系橡胶摩擦前后的相关表征图谱

研究人员还验证了该体系对摩擦刺激响应的选择性。选择了十种不同的材料分别对凝胶进行摩擦，通过摩擦前后荧光发射的变化程度可以确定其对于橡胶摩擦的刺激最敏感。

图4. DPP-LGG凝胶对于刺激响应的选择性

为了提升凝胶的力学性能，他们利用聚丙烯酸（PAA）和DPP进行共组装得到了聚合物基凝胶。该凝胶具有良好的机械性能和热稳定性，通过简单的步骤能够制备粉笔状产品。利用粉笔可以进行信息的书写，再通过简单的橡胶摩擦，在极短的时间内使得体系的荧光发射从黄变绿，是一种非常简单实用的工具，在信息加密和防伪领域有着很大实用价值。

图5. DPP-PAA凝胶的应用

相关工作以Gel Materials with Rubber-Rubbing-Chromic Luminescence: A Portable Tool for On-Spot Composing Highly Encrypted Information为题发表在Advanced Optical Materials. DOI: 10.1002/adom.202102146. 课题组毕业硕士生李安泽和科研助理李忠宇为论文第一作者。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202102146

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