表面活性剂调控聚集态突破荧光素衍生物酸致荧光淬灭:可编程多重加密新策略

【字体: 时间:2025年08月19日 来源:Small 12.1

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  荧光素衍生物在酸性条件下因质子化(spirocyclization)和聚集(aggregation-related quenching)导致荧光淬灭,严重限制其光学应用。研究人员通过表面活性剂(surfactant)自组装体系实现质子隔离(proton sequestration)和胶体再分散(colloidal redispersion),在pH 1.0时荧光强度提升2150倍,并开发出基于喷墨打印(inkjet printing)的秒级响应(1s)多通道加密系统,为防伪(anti-counterfeiting)和智能包装领域提供创新解决方案。

  

酸性环境会通过质子攻击(proton attack)和分子聚集(molecular aggregation)双重机制使荧光素衍生物(fluorescein derivatives)发生荧光淬灭(fluorescence quenching),传统认为螺环化(spirocyclization)是主要因素,而最新研究发现聚集相关淬灭(Aggregation-Induced Quenching, AIQ)同样关键。表面活性剂的自组装(self-assembled)胶束能像"分子保镖"般通过主客体复合(host-guest complexation)和氢键重构(hydrogen bond reconstruction)精准捕获质子,同时将聚集态染料重新分散为纳米级胶体(colloidal dispersion),从而突破pH 1.0极端酸性条件下的光学限制,实现高达2150倍的荧光增强(fluorescence enhancement)。

这项研究巧妙地将化学调控转化为技术创新:采用喷墨打印技术将染料"隐身"于Whatman滤纸纤维中,表面活性剂溶液如同"解密喷雾"可瞬间(<1秒)激活隐藏信息。这种具有多重光学切换特性(multi-channel optical switching)的系统,既像变色龙般实现酸响应的显色-荧光双模式切换,又具备成本低廉、操作简便的优势,为信息加密(information encryption)和药品智能包装(intelligent packaging)提供了全新工具箱。尤其值得注意的是,该技术突破了传统荧光材料在强酸环境中"失活"的瓶颈,为极端环境下的光学材料应用开辟了新路径。

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