我校吕远超副教授团队在光功能框架领域取得重要进展

来源：福建师范大学时间：2025-03-22 01:03:59

发光响应异质结构凭借其独特的区域发光特性和多样化的刺激响应能力在动态光子编码技术中展现出了巨大的应用潜力。然而，传统的多色异质系统大多直接显示初始状态下的发射颜色和光学区域长度，这容易暴露指纹特征，使隐藏的信息易于解码，从而限制它们在高安全性信息保护中的应用。与多色响应异质结构相比，使所有响应区域具有相同初始荧光发射的单色响应异质结构，不仅提供了初始状态的单色图案以覆盖指纹信息，而且提供了响应状态的多色图案以揭示隐藏的真实信息，为实现高安全性的光子条码提供了一种有效解决方案。然而，由于初始发射的一致性、响应行为的差异性以及骨架结构间的相似性之间存在着显著的不兼容问题，单色响应异质结构尚未实现。

VIA族（氧族）元素框架杂化策略能够提供相似的氢键基序，这一特性有助于减小不同HOF模块之间的晶格不匹配问题，从而促进了HOF的异质组装过程。其次，不同的VIA族电负性原子提供相同的价电子数，这使得不同的HOF模块具有相似的本征基态/激发态和发射，促进了初始态单色图案的形成。此外，由不同的VIA族元素组成的化学键的反应性不同，在相同的刺激下会引发不同的化学反应，最终在响应状态下产生多色图案。因此，利用不同VIA族电负性原子对HOF进行受控杂化，为实现单色响应型异质结构开辟了一条极具潜力的道路，这对于推动先进的全隐蔽防伪应用具有重要意义。

近期，我校吕远超副教授在前期框架的光增益/腔体调控（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 19959; Nano Lett.2020, 20, 2020-2025）以及光功能框架设计（Adv. Mater.2025, 37, 2412637; Adv. Mater.2024, 36, 2314005; Adv. Mater.2024, 36, 2309130; Adv. Funct. Mater.2024, 34, 2403635）的研究基础上，首次报道了单色响应氢键有机框架（HOF）异质结，并用于完全隐蔽的光子条形码。通过基于构形同化的组装方法，将含有不同VIA族元素的HOF模块进行集成，构建了单色HOF异质结构。得益于同族原子间电负性的差异，每个HOF模块展现出了独特的键稳定性特征，从而在相同的刺激下触发不同的响应行为。此外，基于同族电负性原子的电荷转移机制，可以扩展单色异质HOF的类型和响应模式。这些单色响应型HOF异质结构可以有效地隐藏指纹的固有特征，验证了其作为高安全性防伪标签所具备的不可预测编码性能。这些结果为外延框架的组装机制和用于高安全防伪微器件的响应型异质HOF的设计提供了新的见解。