华东理工大学：一种用于"时间锁"信息加密的荧光水凝胶

颗粒在线讯：随着信息技术的发展，信息安全引起了社会的广泛关注。近年来，在设计以安全的方式存储和传递数据的信息加密材料方面投入了巨大的努力，在保护机密信息方面取得了令人印象深刻的结果。突出的例子包括动态代码、防伪材料、荧光油墨和自擦除材料。与那些利用多重加密步骤来提高信息安全性的材料相比，自擦除材料因其简单的信息编码过程和与时间相关的特性而引人注目。信息加密变得越来越重要，但信息加密材料，特别是那些在时间尺度上加密的材料，仍然很受欢迎。

来自华东理工大学的学者在此基础上研制了一种基于含时荧光水凝胶的时间锁信息加密材料。这种水凝胶的荧光颜色可以通过控制尿素/尿素酶和盐酸的浓度在时间尺度上在绿色和黄色之间调节，强度有明显的变化。通过利用这一功能，可以对“时间锁定”信息进行编码。这些信息随着时间的推移而自我擦除，而且在这个过程中会产生虚假的甚至相反的信息。正确的信息只能在指定的时间被识别，即使用“时间密钥”来解密信息。这一依赖时间的功能使材料具有更高级别的安全性，并为信息加密提供了新的见解。相关文章以“A Time-Dependent Fluorescent Hydrogel for “Time-Lock” Information Encryption”标题发表在Advanced Functional Materials。

图1.时间依赖性荧光水凝胶和具有时间依赖性安全性的高级信息加密材料的示意图

图2.pH控制的颜色可调的荧光水凝胶。a)通过AAm、AAc、MBAA和PPD的光诱导自由基聚合制备水凝胶的图示和荧光可控水凝胶的示意图。b)用NaOH处理之前(水凝胶1，黑线)和之后(水凝胶2，蓝线)水凝胶的FT-IR光谱。c)用HCl(水凝胶1，绿线)或NaOH(水凝胶2，黄线)处理后水凝胶的荧光光谱(λex = 380 nm)。d)水凝胶的循环荧光转换过程。e)信息编码和自擦除过程的示意图。f)时间相关信息(“星形”图案)自擦除过程的图像。

图3.时间依赖性荧光水凝胶。a)由瞬时pH系统控制的时间依赖性荧光水凝胶的示意图。b)水凝胶的时间依赖荧光光谱。加入尿素/HCl后，荧光从黄色变为绿色，并自动恢复为黄色。c)相应的时间依赖性相对荧光强度。d)对于不同的初始尿素浓度，水凝胶的相对荧光强度变化相对于时间在时间依赖性循环中的图。e)不同实验条件下绿色荧光的保留时间。f)具有不同尿素和脲酶浓度的荧光图案自擦除过程的图像。

图4.“时间锁”信息加密材料。a)使用“时间密钥”的“时间锁”信息加密材料和解密过程的示意图。正确的信息只能在特定的时间被识别。b)以时间刻度显示的加密信息的照片。c)材料的重复循环。

总之，本研究基于具有时间依赖性荧光的水凝胶开发了“时间锁”信息加密材料。这种水凝胶是由TICT荧光部分PPD、AAm、AAc和MBAA的光诱导自由基聚合制成的。AAc使水凝胶网络能够通过pH值调节来控制，从而实现可控的分子运动和可调的荧光。此外，时间依赖性荧光水凝胶是通过将基于脲的水解反应偶联到这种pH控制的荧光体系上而获得的。HCl/尿素的加入导致pH值降低，产生亮绿色荧光。这种荧光是时间依赖性的，并且随着时间的推移自动变回黄色，这是由于尿素水解引起的pH值的逐渐增加。通过控制尿素和脲酶的浓度来调节绿色荧光的剩余时间。

利用这一特性，通过用不同浓度的混合溶液(HCl/尿素)处理来编码敏感信息。结果显示：信息在时间尺度上是动态的，并且一系列信息随着时间显示。正确的信息只能在特定的时间被识别，而在任何其他时间，则是识别到虚假的信息。换句话说，信息被时间“锁定”，只能用合适的“时间密钥”解密。本研究希望这项工作能够作为一个鼓舞人心的基础，发展先进的信息加密材料与时间相关的安全。(文：SSC）

来源：材料科学与工程