微纳光子学条形码因其具有小尺寸且易于识别的特点,而被广泛应用到智能跟踪、数据存储以及高级防伪等领域。微/纳多色异质结构因其具有空间可控的发光颜色对于构筑微纳光子学条形码具有重要意义。基于镧系金属-有机框架化合物(Ln-MOFs)横向外延生长策略,构筑了具有微纳多色异质结构的二维光子学条形码,作为一种高安全属性的光子学条形码,其在防伪标签领域展示了巨大的应用潜力。
Ln-MOFs由无机刚性的镧系发光金属节点与有机配体构成,这一结构特性使其同时具有无机材料优异的稳定性和有机材料良好的溶液可加工性,因此为制备性能优异的微纳米光子学条形码器件提供了理想的材料体系。由于Ln-MOFs微/纳米结构的一维生长属性,其所构筑的微纳光子学条形码编码容量十分有限,因此设计具有二维属性的Ln-MOFs横向微/纳异质结构对于增加条形码的编码容量以及提高安全属性具有非常重要的意义。目前已有多种方法成功构筑了二维MOFs微纳结构,然而这些方式一般适用于具有二维的网络拓扑结构MOFs材料,无法有效应用于三维网络拓扑结构的Ln-MOFs的可控构筑,因此阻碍了基于二维Ln-MOFs光子学条形码器件的进一步发展。
基于上述研究现状及面临的问题,研究团队首次精准可控构筑了基于镧系金属-有机框架化合物(Ln-MOFs)横向外延微纳多色异质结构的二维光子学条形码,从而为该领域所面临的问题提出了有效解决策略。提出利用客体诱导的空间位阻效应调控Ln-MOFs不同晶向生长速率的有效机制,从而制备了具有不同纵横比属性的Ln-MOFs微纳结构。进而利用异质外延的方法精准可控制备了镧系二维多色复合MOFs异质结,不同异质区域展现出的不同的发光特征以及镧系离子特有的锐利发射峰构成了MOFs异质结构的指纹信息,这些丰富的指纹信息为进一步设计高编码容量的防伪器件奠定了强大基础。