Die Anwendung photolumineszierender Materialien im Bereich der Informationssicherheit hat große Aufmerksamkeit erregt. Es wurden eine Reihe von Fälschungsschutztechnologien entwickelt, darunter Wasserzeichen, 2D-Codes und Lumineszenzdruck. Allerdings sind gängige Leuchtstoffmaterialien monochromatisch und leicht zu fälschen.
Ein Forscherteam des Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte mithilfe einer einfachen hydrothermischen Methode ein Nanokompositmaterial mit mehrfarbigem Nachleuchten. Sie nutzten Silan als Vorstufe für die Synthese von phosphoreszierenden Materialien auf Si-Basis und setzten es im Bereich der Informationssicherheit ein. Ihre Ergebnisse wurden im veröffentlicht Zeitschrift für Chemieingenieurwesen.
Materialien mit Raumtemperatur-Phosphoreszenz (RTP) werden aufgrund ihrer besonderen Nachleuchteigenschaften häufig in den Bereichen Bioimaging, Informationssicherheit und Beleuchtung eingesetzt.
„Konventionelle Synthesemethoden verwenden hauptsächlich anorganische Verbindungen, die Seltenerdionen oder Komplexe mit Edelmetallen enthalten, um für Nachleuchten zu sorgen, was unweigerlich zu hoher biologischer Toxizität und teuren Synthesen führt“, sagte Dong Wenfei, leitender Forscher der Studie.
Laut Dong müssen zwei Anforderungen erfüllt sein, nämlich eine effiziente Exciplex-Intersystemkreuzung und eine stabile starre Struktur, die die angeregten Triplettzustände der Exciplexe stabilisiert.
Vor diesem Hintergrund wählten die Forscher 3-Aminopropyltriethoxysilan (APTES) und N-[3-(Trimethoxysilyl) propyl] Ethylendiamin (DAMO) als Si-Quelle, mit Harnstoff als weiterer Vorstufe, um optisch stabile Cyan- bzw. Gelb-RTP-Materialien herzustellen.
Bei dem Herstellungsprozess handelt es sich um ein einstufiges hydrothermales Verfahren, das nicht nur die Nachteile des zweistufigen Verfahrens wirksam vermeidet, sondern auch Nanopunkte bequemer in situ bildet und in der Matrix immobilisiert.
Diese neu entwickelte Anti-Fälschungsstrategie kann auf Verschlüsselungsszenarien höherer Ebenen angewendet werden, bei denen nur Interferenzinformationen im UV-Bestrahlungs- und Nachleuchtmodus erhalten werden und die Unterstützung eines Filters erforderlich ist, um den verschlüsselten Inhalt genau zu lesen und so eine bessere Verschleierung zu ermöglichen der richtigen Informationen.
„Angesichts der Universalität dieser Methode unterstreicht diese standardisierte Strategie nicht nur das Potenzial der Konstruktion multifunktionaler phosphoreszierender Materialien aus Silan, sondern bietet auch ein neuartiges Designprinzip für die Synthese vollfarbiger nachleuchtender Materialien“, sagte Dr. Zan Minghui, korrespondierender Autor der Studie.
Diese Studie demonstriert die Machbarkeit der Verwendung von Silan zur Synthese mehrfarbiger phosphoreszierender Materialien und liefert neue Designprinzipien und Erkenntnisse für die Konstruktion von nachleuchtenden Materialien auf Siliziumbasis für innovative Anwendungen.
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Yulu Liu et al., Mehrfarbige, bei Raumtemperatur phosphoreszierende Nanokomposite auf Silizium-Nanodot-Basis mit Silanabstimmung und Anwendungen zur 5D-Informationsverschlüsselung, Zeitschrift für Chemieingenieurwesen (2023). DOI: 10.1016/j.cej.2023.144349