image: 双模式的上转换荧光图案的防伪应用示意图 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
最近几年，各项统计数据均清晰表明，假冒产品数量正在爆发增长，影响了几乎所有行业。《2018年全球假冒品牌报告》表明，2017年全球假冒产品货值高达1.2万亿美元。据统计，假冒产品对服装、纺织品、鞋类、化妆品、手袋以及手表等行业造成的损失高达980亿美元。在此背景下，先进防伪材料及相关防伪技术研究已成为国际热点问题之一。
荧光材料因其独特的荧光性能，可被作为荧光颜料并配制成荧光油墨广泛用于防伪印刷中。荧光油墨印制的图案必须在特殊的光学检测工具下才可显现出来，使印刷品不易复制，提升应用产品的防伪级别。然而，传统的有机荧光染料因毒性较高、光漂白性强且自然灯光下易显现颜色，导致配制成荧光油墨用于印刷时防伪程度不高。
稀土离子掺杂的NaYF4上转换发光材料是一种反斯托克发光机制的发光材料，它可以在近红外光激发下发射出可见光。因其具有独特的上转换荧光特性，较长的荧光寿命，在近红外光的激发下可发射出多彩颜色等优点，近几年被广泛研究并开始应用到先进防伪领域中。
基于稀土上转换材料的单模式激发的荧光图案因编码过程较为简单易被复制，因此，将吸收不同激发波长的敏化剂离子和发射不同颜色的激活剂离子嵌入同一个系统去实现多模式激发的荧光图案，可大大提升防伪技术等级。基于此思路，武汉大学吴伟教授研究团队通过高温共沉淀法合成了一系列核-壳结构的镧系离子掺杂的NaYF4上转换纳米材料，它们在808和980 nm激光激发下均可以表现出差异性的上转换荧光性能。
课题组制备的三种镧系离子掺杂的NaYF4上转换油墨拥有比传统标准RGB和印刷CMY颜色空间模型更宽的色域，其印制的双模式全彩色荧光图案，在808 nm激光激发下可以呈现出一组多色连续的图案，同时在980 nm激光激发下可呈现出另一组对应的颜色图案。基于NaYF4的双模式荧光图案可以替代传统单模式荧光图案，应用到钞票、证券、包装等各个领域，成为一种高水平的防伪及信息编码利器。
该研究得到了国家自然科学基金(51471121)，深圳市基础研究计划和武汉大学的资助。相关论文发表于SCIENCE CHINA Materials, 2018, doi: 10.1007/s40843-018-9341-8
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCMs/doi/10.1007/s40843-018-9341-8?slug=full%20text https://link.springer.com/article/10.1007/s40843-018-9341-8
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Science China Materials