长江学者董斌教授与国家优青徐文教授团队最新Advanced Materials:Cs2NaTbCl6:Eu3+单基质多色调控及波分复用加密技术

基于多通道荧光的物理不可克隆函数(PUFs)加密技术在信息安全领域展现出广阔的应用前景. 然而, 如何在单一基质材料中同时实现低光谱串扰与高发光效率的多通道荧光发射, 进而构建高安全的信息加密技术, 仍是该领域面临的关键挑战. 近日, 大连民族大学董斌教授团队和郑州大学董林教授团队合作公关, 在稀土多色发光调控及光学加密应用领域取得重要进展, 相关成果以“Wavelength-Multiplexed PUFs Through Single-Host Multicolor Switching in Cs2NaTbCl6: Eu3+ Double Perovskites”为题发表在国际顶级期刊Advanced Materials上, 大连民族大学为第一完成单位, 荆煜涵博士和焦富行博士为论文共同第一作者, 董斌教授, 徐文教授和郑州大学董林教授为论文共同通讯作者. 主要贡献一:突破传统单一基质材料多通道荧光光谱串扰严重, 发光效率低的瓶颈 针对长期以来传统单一基质材料多通道荧光光谱串扰严重, 发光效率低的瓶颈问题, 通过选取声子能量低, 稀土离子间距大的双钙钛矿作为基质, 利用该材料体系中明确分离的激发路径, 微弱的离子间相互作用, 团队成功开发出一种兼具低光谱串扰与高发光效率的Cs2NaTbCl6: Eu3+发光材料. 利用正交激发方式实现对Tb3和Eu3发光中心独立激发, 获得绿色, 红色发光的选择性调控. 该系统在275 nm激发下呈现绿色主导的发射(Tb3+: 5D4→7F5, 6), 在310 nm激发下实现选择性红色发射(Eu3+: 5D0→7F1, 2), 并在275&310 nm共激发下产生黄色发射, 同时保持高的发光效率(80-90%). 这种发光特性为光学加密, 信息存储与防伪领域提供了兼具高性能与实用性的新型材料体系和技术方案. 主要贡献二:设计并开发了第一个基于波分复用的PUFs光学加密系统 基于 Cs2NaTbCl6: Eu3+单一基质的低串扰, 高发光效率特性, 构建了波分复用物理不可克隆(WDM-PUFs)光学加密系统, 突破了传统多色PUF系统依赖多种基质材料, 信号采集设备复杂, 编码灵活性不足的技术瓶颈. 该系统以单一基质为信息载体, 通过275 nm, 310 nm单波长及双波长组合的正交激发方式, 实现绿, 红, 黄三色无串扰的荧光响应调控, 大幅提升信息编码密度;设计的波分复用编码, 仅通过荧光单一响应模式即可实现复杂的多进制编码, 并兼具四进制, 六十四进制等多元编码可塑性, 赋予系统高的信息熵(约3 bit / 像素). 同时, 该加密系统将认证协议成功集成至智能手机等便携式设备, 实现了信号采集与身份验证的一体化移动操作, 且具有极低的误码率, 既大幅提升了光学加密的实操性与便捷性, 又保障了认证过程的精准性与安全性, 为开发高安全的信息加密技术提供了新的技术方案. 论文链接:https://doi. org/10. 1002/adma. 202515271