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  具有多重可調功能的熒光圖案在信息加密、存儲和防偽等方面具有重要意義。然而以往熒光圖案的制備主要包含熒光物質合成和圖案化工藝兩個步驟，存在材料合成復雜、制備工藝繁復等問題。開發一種基于無毒材料且具有可調諧多重功能的高效原位熒光圖案化工藝在熒光防偽領域具有重要應用前景。

圖1 具有可調熒光強度和表面微結構的熒光圖案

  近期，華南師范大學華南先進光電子研究院周國富教授團隊王耀教授課題組利用激光直寫技術在纖維素酯（醋酸丁酸纖維素）膜表面原位制備了基于碳點的熒光圖案。通過調節激光直寫參數實現了表面微結構和熒光性能均可調節的熒光圖案的可控制備（圖1）。在特定的二氧化碳脈沖激光功率下（4 W），熒光圖案的熒光強度隨掃描速率的增加先增加后減�。▓D1a,e）。并且當掃描線間距大于單個脈沖激光點直徑時，熒光圖案表面具有高度可調節的線狀圖案 （圖1d,f）。利用該熒光圖案的熒光可調性可以制備具有三維視覺效果的熒光圖案（圖1c），并且可以通過計算機程序化控制，實現精確，快速，大面的制備不同圖形的熒光圖案（圖1h）。

圖2 熒光圖案的表征

圖3 熒光圖案中碳點的表征

圖4 激光直寫原位制備熒光圖案的機理

  CAB向碳點的轉化是由激光誘導的光熱效應引起的。研究發現激光直寫過程中，醋酸丁酸纖維素表面吸熱而熔融，進而發生熱解反應，使纖維素分子脫水后開環重組生成碳點（圖4）。作者證實了激光直寫所繪制的熒光圖案中的熒光來自于CAB膜中原位生成的碳點。通過將熒光圖案中的熒光碳點萃取出來表征發現，該碳點具有激發波長依賴性（圖3d），并且其熒光圖案固體熒光也同樣具有激發波長依賴性（圖2i），因此該熒光圖案的防偽性能得到進一步的提高。激光直寫后的纖維素酯膜透明度高（90%左右），并且具有良好的抗紫外線功能。

  這項研究工作將碳點的合成工藝和熒光圖案化工藝相結合，實現了精確，快速，大面積的具有多重可調性能的熒光圖案的制備，為制備熒光防偽標志提供了新思路。該工作以“Carbon Dots Embedded in Cellulose Film: Programmable, Performance-Tunable, and Large-Scale Subtle Fluorescent Patterning by in Situ Laser Writing” 為題發表在《ACS Nano》上。文章第一作者是華南師范大學博士后郭媛媛博士，王耀教授為論文通訊作者。

  華南師范大學周國富教授團隊王耀教授領導的先進信息材料（AIM）課題組在光、電、氣體和溫度等響應型功能信息和智能傳感材料研究方面取得了一系列重要突破，近三年已在《ACS Nano》、《Advanced Science》、《Advanced Functional Materials》、《Small》、《Journal of Materials Chemistry A》、《ACS Applied Materials & Interfaces》、《ACS Sensors》等國際期刊上發表20多篇原創性學術論文，在功能信息和智能傳感材料領域的學術影響力。

  該研究工作得到了國家自然科學基金、“111計劃”、廣東省光信息材料與技術重點實驗室、廣東省教育廳創新團隊和廣州市科技計劃等項目的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09999