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  眾所周知，信息的存儲能力是信息社會發(fā)展的重要推動力，諸如硬盤等信息存儲材料經(jīng)歷了飛速發(fā)展：從1956年僅可存儲5MB的IBM 350 RAMAC到1937年的30MB，再到1999年存儲10.2GB,最后在2007年進(jìn)入TB時代。目前，信息碼（一維碼、二維碼、三維碼）作為最常見的信息存儲技術(shù)被廣泛應(yīng)用，但是由于其僅能存儲一種信息，不能滿足時代發(fā)展對信息存儲形式及量的更高需求。為此，華中科技大學(xué)吉曉帆教授聯(lián)合港中文(深圳)唐本忠院士課題組制備了紅、黃、藍(lán)三種AIE聚乙烯醇超分子水凝膠（如圖1），并提出“Codes in code”模型。

圖1 PVA、AIE-R、AIE-Y 和 AIE-B 的化學(xué)結(jié)構(gòu)，以及AIE水凝膠 G1、G2、G3 和 G4 的卡通示意圖。

  基于聚乙烯醇水凝膠表面的氫鍵，G1,G2,G3,G4可以組裝成水凝膠G5，由于熒光分子AIE-R、AIE-Y及AIE-B的引入，使得組裝體G5在紫外燈照射下呈現(xiàn)多種熒光顏色（如圖2a）。 當(dāng)許多一維碼或二維碼圖案被引入到G5中時，不僅可以存儲一種3D信息，而且可以存儲大量的一維或二維信息。因此，“Codes in Code”方法所準(zhǔn)備的信息碼可以存儲大量的信息（如圖2b-2d）。

圖2 (a) 通過 G1、G2、G3 和 G4 的界面超分子組裝形成 G5 的卡通圖；(b) 通過將一維碼圖案合并到 G5 中形成的 G6、G7 和 G8 的卡通圖；(c)通過將二維碼圖案引入到 G5 中形成G9、G10 和 G11 的卡通圖；(d)通過將一維碼和二維碼圖案引入到 G5 中形成G12 和 G13 的卡通圖。

  為證明這些超分子水凝膠能夠形成穩(wěn)定的組裝體G5，該團(tuán)隊首先將G1、G2、G3、G4凝膠靠近并黏附，冷凍后，將G5轉(zhuǎn)移至不同基底，并對G5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以證明組裝體的穩(wěn)定性（如圖3）。

圖3 (a) 卡通圖和 (b) G5 的界面超分子組裝、及其在旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)移過程的照片

  同時，該團(tuán)隊利用激光雕刻技術(shù)在組裝體G5上分別引入不同數(shù)目的一維碼及二維碼證明了多信息存儲的可能性。如圖4，在G5中同時引入一個一維碼和一個二維碼圖案，形成G12。在圖a中，水凝膠G12在自然光下無法顯示彩色圖案，其存儲的信息不能被識別。在紫外光的照射下，G12顯示出熒光顏色，通過三維碼軟件掃描，可以識別其存儲的信息。由于水凝膠G12中包含了一個一維碼圖案和一個二維碼圖案，為了增強(qiáng)信息碼的對比度，他們將其轉(zhuǎn)移至黑色基底上。如圖b，G12在自然光下，一維碼和二維碼圖案對比度都不高，通過二維碼軟件掃描無法識別信息。在紫外光的照射下，G12顯示出熒光顏色，信息碼的對比度增強(qiáng)，通過一維碼和二維碼軟件分別對兩種信息碼掃描，可以分別識別出它們存儲的信息。因此，水凝膠G12實現(xiàn)了對1D、2D、3D三種信息的存儲。如果用同樣的方式，將大量的一維碼和二維碼圖案都引入水凝膠G5中形成G13（圖2d），可實現(xiàn)對一種3D信息和大量1D、2D信息的存儲。

圖4 G12 在自然光 (a) 和紫外光 (b) 下的信息掃描過程照片。

  相關(guān)成果《Codes in Code: AIE Supramolecular Adhesive Hydrogels Store Huge Amounts of Information》發(fā)表在Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma. 202105418）。華中科技大學(xué)為第一完成單位，第一作者是華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院2021級碩士生楊雅碧同學(xué)，其中華中科技大學(xué)吉曉帆教授和香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠院士為論文共同通訊作者。以上工作得到國家自然科學(xué)基金、華中科技大學(xué)人才引進(jìn)基金等項目的資助。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105418