假冒偽劣產(chǎn)品橫行,嚴(yán)重危害人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全,干擾經(jīng)濟(jì)秩序,損害我國(guó)形象。根據(jù)全球品牌假冒偽劣產(chǎn)品報(bào)告(GBCR),2018年,由于假冒偽劣產(chǎn)品的影響,服飾、針織品、鞋、化妝品、手包、手表等產(chǎn)品損失近98億美元。目前,科研人員主要利用配位聚合物、等離子體納米顆粒、量子點(diǎn)、響應(yīng)性有機(jī)分子等材料來(lái)制備防偽標(biāo)簽,但是有幾個(gè)因素仍制約其在杜絕假冒偽劣產(chǎn)品上的應(yīng)用。第一,目前制備的防偽標(biāo)簽極易被復(fù)制;第二,目前制備的防偽標(biāo)簽都是光致發(fā)光樣品,有光漂白的問(wèn)題。
針對(duì)上述問(wèn)題,鄭遠(yuǎn)輝教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)以包裹染料分子的銀/二氧化硅核殼納米顆粒為信息基元,利用掩膜光刻技術(shù)輔助的自組裝方法,制備出廉價(jià)、無(wú)損的不可復(fù)制防偽標(biāo)簽。利用此信息基元的表面等離子體共振、熒光及拉曼信號(hào)進(jìn)行多重加密,同時(shí)利用Image J的方法對(duì)圖片進(jìn)行比對(duì),并對(duì)不可復(fù)制防偽標(biāo)簽進(jìn)行解密。此項(xiàng)研究工作為用于防偽的不同自組裝納米材料提供了一個(gè)簡(jiǎn)單可行的思路。
圖1. 以包裹染料分子的銀/二氧化硅核殼納米顆粒為信息基元制備出不同圖案的不可復(fù)制防偽標(biāo)簽的暗場(chǎng)圖片及熒光圖片。
在此基礎(chǔ)上,鄭遠(yuǎn)輝教授團(tuán)隊(duì)和李福山教授團(tuán)隊(duì)以II-VI族半導(dǎo)體量子點(diǎn)為墨水,利用噴墨打印機(jī)制備出廉價(jià)、無(wú)損、隱蔽、智能手機(jī)讀取及人工智能驗(yàn)證的不可復(fù)制防偽標(biāo)簽。在375nm光的激發(fā)下,量子點(diǎn)分別呈現(xiàn)出紅綠藍(lán)三色,通過(guò)打印的方法形成花狀的不可復(fù)制防偽圖紋,首次利用人工智能的方法對(duì)不可復(fù)制防偽標(biāo)簽進(jìn)行解密,此項(xiàng)研究工作為快速解密不可復(fù)制防偽標(biāo)簽提供全新的策略。
圖2. 人工智能解密原理:(a)解密過(guò)程示意圖;(b-g)6張數(shù)據(jù)庫(kù)的防偽標(biāo)簽;(h-m)6張?jiān)诓煌炼、角度、放大倍?shù)、清晰度及包含以上因素的熒光圖片;(n-s)6張不在數(shù)據(jù)庫(kù)的防偽標(biāo)簽;(t,u)真假防偽標(biāo)簽的相似度。
該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用自組裝方法將配位聚合物(cupric bromide complex of pyrazine 1,4-dioxide)涂在利用光刻技術(shù)制備的圖案上,制備出色彩豐富、電腦視覺解密的不可復(fù)制防偽標(biāo)簽。利用表面增強(qiáng)薄膜干涉實(shí)現(xiàn)防偽標(biāo)簽在明場(chǎng)顯微鏡下展現(xiàn)多種顏色的圖案,從根本上解決了光漂白的問(wèn)題,且最低密容量可高達(dá)3739。利用電腦視覺的方法對(duì)不可復(fù)制防偽標(biāo)簽進(jìn)行解密,準(zhǔn)確率高達(dá)100%。此項(xiàng)研究工作為制備廉價(jià)、可大規(guī)模生產(chǎn)的不可復(fù)制防偽標(biāo)簽提供堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。
圖3. 電腦視覺解密原理。a(1-6)6張數(shù)據(jù)庫(kù)的防偽標(biāo)簽;b(1-6)6張?jiān)诓煌炼、角度?/span>放大倍數(shù)、清晰度及包含以上因素的明場(chǎng)圖片;c(1-6)6張不在數(shù)據(jù)庫(kù)的防偽標(biāo)簽;(d,e)真假防偽標(biāo)簽的相似度;(f)在不同相似度臨界值下的驗(yàn)證正確率和錯(cuò)誤率。
以上相關(guān)成果分別發(fā)表在Advanced Materials (Adv. Mater. 2016, 28, 2330-2336), 第一作者和通訊作為為鄭遠(yuǎn)輝教授,新南威爾士大學(xué)Justin Gooding 教授為共同通訊作者;Nature Communications (Nat. Commun. 2019, 10, 2409), J. Mater. Chem. C (DOI: 10.1039/c9tc04615a), 福州大學(xué)物信學(xué)院的劉洋博士和化學(xué)學(xué)院韓斐博士為共同第一作者,福州大學(xué)物信學(xué)院的李福山教授和福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院的鄭遠(yuǎn)輝教授為共同通訊作者。
目前,鄭遠(yuǎn)輝教授團(tuán)隊(duì)正在招聘研究生,博士后和科研助理,歡迎對(duì)光學(xué)加密和顯示研究有興趣的朋友加盟。聯(lián)系方式:yuanhui.zheng@fzu.edu.cn。
論文鏈接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.201505022
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10406-7
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/TC/C9TC04615A#!divAbstract
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