可逆反应将MOF信息转化为发光钙钛矿晶体

中国研究人员开发出一种可以通过化学转换来显示或隐藏信息的墨水。他们表示,这种墨水可以用于防伪,或为机密文件提供更安全的加密。

近年来,隐形墨水已经从各种智能材料中开发出来,包括含有镧系元素的金属有机框架(MOFs)。然而,对于信息加密应用来说,它们还不够安全,因为它们在暴露在紫外线等光线下时很容易发光。

现在,李亮和同事在上海交通大学他们使用了一种不发光的MOF来制造一种墨水,这种墨水只有在卤化物盐引发的化学反应将其转化为发光的钙钛矿纳米晶体时才可见,这种材料通常与下一代太阳能电池有关。

CW271017钙钛矿隐形墨水

来源:Li等人,自然通讯

当墨水从MOF转化为钙钛矿纳米晶体时,它会在紫外光下发光

李和他的同事们在一个实验中无意中发现了这种反应,该实验着眼于用MOFs稳定钙钛矿纳米晶体。他说:“这个实验失败了,但让我们惊讶的是,高发光的钙钛矿纳米晶体可以直接从不发光的MOFs可逆地转化。”

看到它在加密和解密信息方面的潜力,该团队通过将铅- mof前体溶解在含有二甲亚砜、乙醇和乙二醇的溶剂中制成了一种墨水。这种混合物可以装入喷墨打印机。

文字和图案,包括一只蝴蝶和QI代码,用MOF墨水打印在纸上。当喷上n-丁醇溶液中含有卤化盐甲基溴化铵,图像在几分钟内可见。为了使它们消失,纸被浸泡在甲醇溶液中十分钟,这破坏了可见的钙钛矿纳米晶体。喷洒更多的喷雾后,图像再次显现。解密/加密周期可以重复多达20次,而图像没有明显的恶化。

Bipin古普塔他在印度国家物理实验室研究发光材料和防伪油墨。他认为,钙钛矿纳米晶体在大气中的不稳定性提出了一个限制,并指出商业化所需的规模化合成还有很长的路要走。他说:“到目前为止还没有大规模生产mof的报道。”

但是李认为,对于这种特殊的应用,用于墨水的MOF前体的制备应该相对“简单和便宜”。他还说,钙钛矿的不稳定性不必成为问题,因为信息存储在MOF墨水中,这是高度稳定的。他解释说,钙钛矿纳米晶体只在短时间内形成,在转换回MOF之前需要读取信息。

然而,李承认“铅基材料的毒性可能是一个(很大的)障碍”,并希望未来的研究能找到无铅替代品。目前,该技术的安全性也存在严重缺陷,因为任何拥有必要卤化物盐的人都可以访问加密信息。这是李希望进一步工作能够解决的另一个问题。