基于Zn2GeO4:Na+光致变色与NaYb0.5Sm0.5(MoO4)2光热转换的紫外写入-红外擦除防伪策略

针对传统荧光防伪标签易被商业荧光粉克隆的难题，研究人员开发了一种新型光致变色荧光粉Zn2GeO4:Na+与光热转换剂NYSM的复合体系。该材料通过254 nm紫外诱导单电子氧空位(.VO)实现着色，980 nm红外触发热消除实现擦除，构建了"紫外写入-红外擦除"的防伪模式，其独特的氧空位机制和无需外加热源的设计显著提升了防伪安全性。

　　

在商品流通领域，光学防伪技术因操作简便、成本低廉而广泛应用。然而随着商业荧光粉的快速发展，传统荧光防伪标签面临严峻挑战——通过简单调配市售荧光粉即可轻易仿造其光谱特征。更棘手的是，现有光致变色材料多存在可见光敏感性或热稳定性差等问题，如有机螺吡喃类化合物易疲劳降解，而无机材料如SrZrO₃:Sm³⁺等又难以实现可控的颜色恢复。如何开发兼具高安全性和操作便捷性的新型防伪材料，成为该领域亟待突破的瓶颈。

针对这一挑战，国内某高校研究团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表了一项创新研究。他们巧妙地将光致变色荧光粉Zn₂GeO₄:Na⁺(ZGO:Na⁺)与光热转换剂NaYb_0.5Sm_0.5(MoO₄)₂(NYSM)相结合，构建出全球首个"紫外写入-红外擦除"的防伪系统。研究采用高温固相法合成材料，通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电子顺磁共振(EPR)等技术揭示了单电子氧空位(^.V_O)的光致变色机制，并利用NYSM中Yb³⁺-Sm³⁺的能量传递实现精准红外控温。

材料合成与表征
通过XRD证实Na⁺掺杂未改变ZGO的晶体结构，但使样品从白色变为灰色。DRS谱显示254 nm紫外照射后，ZGO:Na⁺在500-800 nm出现宽吸收带，对应灰色体色。XPS分析发现Na⁺掺杂促使Zn²⁺还原为Zn⁺，同时EPR谱证实^.V_O的形成是光致变色的关键。

光热转换性能
设计的NYSM以Yb³⁺为吸收中心、Sm³⁺为热转换器，在980 nm激发下产生局部高温。通过NYSM与ZGO:Na⁺混合验证，证实473 K即可实现颜色恢复，且NYSM的热转换效率比对照样NYEYM提高37%。

防伪图案验证
将ZGO、ZGO:Na⁺和NYSM按特定比例混合绘制图案，254 nm照射后呈现明显色差，980 nm照射可完全擦除。该过程可重复50次以上无性能衰减。

这项研究首次实现了无机光致变色材料的远程红外调控，其创新性体现在三方面：一是发现Na⁺掺杂诱导Zn²⁺→Zn⁺转化促进^.V_O形成的机制；二是设计出Yb³⁺-Sm³⁺协同作用的精准光热转换体系；三是建立"写入-擦除"双向可控的防伪新模式。相比传统方法，该技术将防伪特征从单一光谱维度拓展到时空动态维度，为高端商品防伪提供了新思路。正如通讯作者Xuezhu Sha强调的，这种"分子级加密"策略未来还可与区块链等技术结合，构建多级防伪认证体系。