目前，由于信息泄露、安全密碼或防偽措施被破解，每年造成的損失可達數萬億美元，而且嚴重威脅人類健康、社會公平和國家安全。以藥品的假冒證書或者電子產品秘鑰為例，如果出現漏洞就會造成巨大損失。而解決這類問題的一個有效手段就是設計安全性高的防偽標簽，例如通過光學驗證的熒光全息圖。在這一方面，目前已經有很多團隊在做相關研究，包括半導體量子點、有機染料和碳點（carbon dots ，CDs）在內的很多候選方案。其中CD因其穩定性、低毒性、廣泛可用的前體等優勢而特別突出。然而，大多數研究表面CD都是在溶液中發出熒光，固態則熒光淬滅。因此開發一種可以在固態情況下實現CD編輯，從而激發固態熒光 （solid-state fluorescence ，SSF）圖案，并且通過物理不可克隆函數（physical unclonable functions ，PUF）將其信息形成有效的唯一的熒光全息圖就成為一種值得期待的方法。

來自德國馬克斯·普朗克膠體與界面研究所，于2023年《Nature Nanotechnology》發表的這篇文章——一種新型的多合一納米打印方法。該方法以CD為原材料合成SSF圖案，并結合PUF加密技術，最終制成具有高防偽加密功能的熒光全息圖。固相的CD合成制備因π-π堆積導致熒光淬滅，目前CD合成多通過液相的方法制備。而本研究中，CD前體材料包被的載玻片在毫秒級激光脈沖照射后合成CD，不但成功避免了熒光淬滅，還可以精準控制所合成的CD高度、位置、圖案等參數，最終形成用來存儲加密信息的SSF圖案。這種技術，作者稱為nanoFlash原位合成技術。

nanoFlash原位合成SSF分為兩個主要步驟（具體步驟見文末）

驗證nanoFlash合成效果：為了驗證nanoFlash原位合成技術是否生成了預想的SSF圖案，作者利用法國innopsys公司的innoscan-1100 AL生物芯片掃描儀讀取了制成的SSF玻片。結果發現，nanoflash方法能夠有效將CD前體通過脈沖激光轉化生成CD，并最終得到想要的SSF圖案。（圖1）

不僅如此，為了驗證除了激光之外其他因素對CD合成的影響，作者也嘗試了改變吸光層和CD前體的成分，并做了進一步實驗。結果發現，不同的添加劑也會影響CD所發出的熒光。例如，作者發現在吸光層加入聚乙烯醇會導致所合成的CD紅色激發光更強，而如果加入聚乙二醇則會淬滅紅色激發光。

圖1 nanoFlash合成方法的原理和轉移圖案的表征 a，溫度與時間是影響CD前體形成CD并產生不同熒光的關鍵因素；b，通過調節激光脈沖可以驅動CD前體形成不同微觀圖案的SSF；c，d，通過調節激光脈沖可以驅動CD前體形成不同高度的SSF；e，使用innoscan 1100AL的紅綠藍三色通道掃描制成的SSF圖案

通過改變合成參數，作者構建了一個具有100個單獨圖案的SSF庫，即使在熒光相似的情況下，不同圖案也有截然不同的紋理結構。（圖2）

接下來，作者測試了這種方法合成SSF圖案的加密能力。理論結果表明，一個利用PUF的方法，加密325*325像素的SSF圖案的編碼能力可以達到1063593，完全達到強PUF密碼的標準。并且，利用innoscan 1100AL在不同分辨率（每像素 1、5 和 10 μm）掃描出的圖案，所讀取的信息始終識別，這表明在身份驗證等類似安保措施中，具有很高的可靠性，防止信息被破譯。

結論：

更多資訊請訪問文獻全文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41565-023-01405-3

Innopsys 成立于1999年。總部位于法國，一直致力于生物醫學領域相關儀器和軟件的自主研發和生產。Innoscan系列掃描儀，采用先進的共聚焦PMT檢測器和多激光掃描光路，可以同時進行多通道熒光檢測。不僅有效降低了熒光光漂白現象以及信號損失，還可以有效縮短掃描時間。在基因組和蛋白組表達，基因突變，SNP檢測，CGH，細菌病毒檢測，腫瘤特異性標志篩查，病理組織篩查等方面都有非常廣泛的應用。

環亞生物，生命科學產品全國性代理商，具備完善的公司運營、產品管理、營銷、售前技術支持和售后維修體系。環亞生物作為Innoscan大中華區代理商，負責Innoscan產品大中華區的營銷和售后支持。

nanoFlash原位合成SSF主要步驟：

▼更多 Innoscan 產品詳情，請聯系我們▼
環亞生物科技有限公司
地址：上海市閔行區友東路358號閔欣大廈1號樓701/703/705室
電話：021-54583565
郵箱：info@apgbio.com
網址：www.apgbio.com
 

▼更多精彩內容，請掃碼關注我們▼