双面水凝胶
说到储存信息的载体,大多数人第一时间会想到硬盘。近几年,信息码逐渐进入人们的视野,并得到了广泛应用。
记者从华中科技大学获悉,该校化学与化工学院教授吉晓帆团队与中国科学院院士、香港中文大学(深圳)教授唐本忠团队合作,研发出一种能实现信息大量存储的超分子水凝胶。将信息码图案通过激光雕刻技术嵌入水凝胶中,借助水凝胶中荧光分子的AIE(聚集诱导发光)效应,在紫外线照射下,信息码图案会清晰地显示出来,有望像硬盘一样存储大容量信息。
近年来,以二维码为代表的信息码,在商品流通、图书管理、防伪和保密等众多领域广泛应用,但其往往只能存储单一信息,不能满足社会发展需求。目前,根据图案类型,信息码可以分为一维码、二维码和三维码,其本质都是将文字(数字)图像化,便于机器(终端)快速识别、录入的一种图像编码。
为了提高信息代码的存储能力,吉晓帆等人设计了一种水凝胶。据介绍,要让水凝胶存储信息,首先要想方设法让水凝胶显色,从而展示出相应的信息图案。而传统荧光生色团在高聚集状态下,荧光会减弱甚至不发光。
借助这种荧光分子的优良发光性能,吉晓帆团队设计并制备了3种不同荧光颜色(红色、黄色、蓝色)的AIE超分子水凝胶。通过凝胶界面超分子组装,形成稳定的水凝胶组装体,可作为彩色三维码存储信息。他们通过激光雕刻技术将信息码图案嵌入水凝胶中,借助水凝胶中荧光分子的AIE效应,在紫外线照射下,信息码图案会清晰地显示出来,从而实现信息储存。
研究团队还提出了“码中码”策略,将不同类型信息码嵌入AIE超分子水凝胶中。如此,不仅分别实现了对一维信息或二维信息的大量存储,还可实现对一维、二维、三维信息的多层次存储。通过“码中码”策略,他们不仅设计了“三维码中的一维码”和“三维码中的二维码”,还将一维码和二维码同时植入到三维码中,设计出“三维码中的一维码和二维码”,提高了信息码的存储容量。据团队相关研究人员介绍,水凝胶的结构与生命组织相似,且无刺激、无致敏性,在与人体组织、血液等相接触时,其表面黏附细胞及蛋白质的能力很弱,表现出良好的生物相容性。此外,水凝胶中含有大量水分,以水为溶剂,具有环保、清洁、极易获取等特点,这也使这种材料在应用中具有显著优势。近年来,相关产品已成功作为创面护理敷料、退热贴、药物载体等广泛应用。当水凝胶作为信息储存材料时,其柔性特点及生物相容性优势,将使它在可穿戴智能设备、柔性器件等领域具有更大的应用价值。
与无机硅、量子点等信息存储技术相比,AIE水凝胶具有易于调控、便于加工等优势,有望为实现新一代信息存储技术提供有效的解决方案。
据中国科技网