“阅后即焚”——瞬态荧光水凝胶用于信息保护

来源：宁波材料技术与工程研究所

1389 2020-12-03

在21世纪这个信息技术高度发展的时代，我们的日常生活被海量的数据、信息充斥着，信息的传播途径也是非常多样化。然而，人们在感受信息获取便捷的同时，也遭受着机密信息泄露以及虚假信息所带来的困扰。所以，对于信息加密-解密技术及相应防伪技术的开发极其重要。

信息加密-解密

保护机密信息并防止其泄露主要涉及信息的加密、解密以及后续的信息销毁过程（如下图所示），每一步都对信息安全性的程度至关重要。

图信息加密-解密-销毁的示意图

加密-解密技术最早可以追溯到以火漆封缄来保持信件的安全性，通过火漆的完整程度来判断信息是否泄露。在古希腊，人们通过将带有信息的布条以一定的角度和方向缠在特定粗细的木棒上，得到特定排列的信息。当然还有包括我们现在还在使用的摩斯密码，它主要利用时通时断的信号代码，通过不同的排列来代表不同英文字母或数字的摩斯密码。此外，我们经常在谍战片中看到的隐写术也是一种极其常用的加密-解密技术手段，间谍们通过柠檬汁或者米汤等隐形墨水来进行书写，解密的时候只要通过火烤或者涂抹碘液的方式即可显现信息。

随着技术的不断发展，各种新型的信息加密方式层出不穷，例如数字码、全息防伪、FRID技术、水印、荧光识别等等。

阅后即焚

信息的加密-解密过程保证了信息在传递过程中的安全性，然而，解密的信息如果未经过适当的处理仍然存在信息二次泄露的危险。因此，亟需开发新型的智能显示模式，制备新颖的信息存储材料，特别是能够在加密信息解密后对其进行及时销毁的先进信息存储设备，来提升信息的安全性。

其实，在现实生活中不乏这类具有“阅后即焚”功能的APP/软件、邮件，最典型的就是由斯坦福大学两位学生开发的名为“Snapchat”的照片分享应用，它能赋予所有照片1-10秒的寿命，可以在设定的时间自动销毁。

受此启发，近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所陈涛研究员课题组和北京航空航天大学刘明杰教授课题组合作，报道了一种具有瞬态荧光性能的智能水凝胶并将其用于多级信息存储，实现了信息的“阅后即焚”（如下图）。

图瞬态荧光水凝胶的设计及其用于多级信息加密-解密-自擦除

该工作通过在聚丙烯酰胺水凝胶网络中原位引入尿酶（urease），利用尿酶-尿素催化反应，原位实现萘酰亚胺荧光基团从质子化状态（DEAN-H+）向去质子化状态（DEAN）的转变，达到快速降低水凝胶荧光强度的效果。除此之外，萘酰亚胺荧光基团还能与不同金属离子（Zn2+、Al3+）配合，在维持水凝胶荧光强度的同时，降低荧光水凝胶荧光强度减弱的速率（在尿素溶液中）。通过一种金属离子的引入，利用去质子化过程和解配位过程在时间维度上的巨大差异，可以实现信息的显现及“阅后即焚”（如下图）。