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螢火蟲啟發!復旦大學「國家杰青」團隊最新Nature子刊!

螢火蟲啟發!復旦大學「國家杰青」團隊最新Nature子刊!
第一作者:黃翰聞、Junying Yang
通訊作者汪長春、徐明
通訊單位復旦大學、上海交通大學
論文速覽
材料中的信息指示在我們的日常生活中被廣泛使用,光學編碼材料由于易讀取性和可調的光學特性,是理想的信息加載載體。然而,它們中的大多數只能指示一種類型的信息,無論是變化的還是不變的,都因為相互干擾而受限。
受到螢火蟲的啟發,作者介紹了一種無干擾雙極信息指示系統,該系統能夠通過白光激活,同時顯示變化和不變化的信息。通過將光化學余輝材料整合到光子晶體矩陣中,利用剪切誘導有序技術(SIOT),可以高效制備大面積的光子晶體薄膜。
該系統利用白光的兩種不同用途——由余輝材料和光子晶體分別實現的化學和物理利用,克服了相互干擾的限制,實現了變化信息和不變信息的指示。作為概念驗證,該系統用于指示甲鈷胺(一種光敏藥物)的變化光降解水平和具有防偽功能的不變的固有藥物信息,這是一種有希望的替代方法,可在常規測定方法不切實際的情況下立即確定藥物的功效。
圖文導讀
螢火蟲啟發!復旦大學「國家杰青」團隊最新Nature子刊!
圖1:雙極信息指示系統的概述
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圖2:雙極信息指示系統的結構和光學特性。
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圖3:雙極性信息指示系統指示變化信息的機制和特點
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圖4:基于SIOT的雙極信息指示系統,為光敏藥物定制的質量控制標記
總結展望
本文設計的雙極信息指示系統能夠無干擾地指示變化和不變化的信息,其巧妙地利用了白光的兩種不同方式:由于底層不穩定的光化學余輝材料和穩定的光子晶體結構,分別進行了化學和物理利用。該系統具有高色彩可調性,其反射顏色和余輝發光顏色可以獨立編程以指示不同的信息。研究發現,SIOT作為一種高通量組裝技術,能夠在10 s內將穩定單元和不穩定單元組裝成光子結構。
作為概念驗證,設計了一種用于光敏藥物的質量控制標簽,以指示藥物的變化和不變信息。光化學余輝材料中的CU濃度可以任意調節,以指示任何特定光敏藥物的白光照射程度。例如,低濃度的CU可用于匹配高光敏性的藥物,而高濃度的CU可用于低光敏性的藥物。
總之,作者設計了可定制的大規模生產平臺,用于通過SIOT指示信息標記,能夠支持不變化和變化信息的可定制顯示,并且是在傳統檢測方法不切實際的家庭環境中即時確定藥物效力的有前景的替代方案。
未來的研究可以集中在調整CU的分子結構以微調余輝材料的亮度和壽命,或開發與余輝材料相互作用以產生耦合光學效應的光子晶體矩陣,進一步提高信息指示的容量,并用于更高級的應用場景。
文獻信息
標題:Firefly-inspired bipolar information indication system actuated by white light
期刊:Nature Communications
DOI:10.1038/s41467-024-48473-0

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