智能納米纖維膜可用于指紋防偽和證件防偽

DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01936

傳統的指紋通常是通過在紙上按下著墨的手指來獲得的。墨水會污染手指，更重要的是，這些指紋是可見的并且能夠被影印。為了開發一種用于指紋記錄和文件安全的智能膜，將碳量子點（CQDs）-Eu（III）的微棒組件嵌入電紡納米纖維（NFs）膜中。該膜在紫外線輻射下具有強的紅色發射，這是由于聚集而誘導的德克斯特能量從CQDs轉移到Eu（III）離子而引起的。手指觸摸后，可以在膜上記錄清晰的藍色發射指紋，因為通過汗腺分泌的磷酸鹽（Pi）阻止了固態德克斯特能量轉移，從而恢復了CQDs的紫外線輻射藍色發射。膜上的基于Pi的指紋在日光下不可見并且無法被影印，這大大提高了指紋的安全性，并且還具有通過指紋分析識別被觸摸的人的能力，從而表明智能納米纖維膜可用于指紋防偽和證件防偽。

圖1 CQDs-Eu（III）微棒的形貌和熒光特性。（a）CQD的TEM圖像。（b）CQDs溶液在紫外線下的照片。（c）CQD的HRTEM圖像。它們的晶格間距為0.21nm，其由石墨烯（100）的面內晶格間距組成。比例尺，0.5 nm。（d）CQDs-Eu（III）微棒的SEM圖像。（e）在紫外光下微棒溶液的照片。（f）大量微棒的SEM圖像。比例尺，4μm。（g-h）CQDs-Eu（III）微棒的藍色和紅色熒光圖像（激發：360-380 nm，比例尺：4μm）。（i）藍色氣泡是CQDs-Eu（III）微棒中CQDs的熒光衰減，黑色氣泡是CQDs-Eu（III）微棒中CQDs的衰減。 （λex＝ 380nm，λem＝ 425nm）。微棒中CQDs和CQDs的熒光壽命分別為9.6 ns和3.7 ns。（j）CQDs-Eu（III）微棒光致發光過程中的德克斯特能量轉移途徑。

圖2 CQDs-Eu（III）微棒的Pi感測能力。（a）加入Pi后CQDs-Eu（III）微棒溶液的熒光。Pi從左到右的濃度分別為0、10、20、30、40和50μM。（b）具有不同Pi濃度的CQDs-Eu（III）微棒的熒光光譜。（c）熒光強度比F425 / F613與Pi濃度的線性關系。（d）在20μM Pi中孵育的拆卸的CQDs-Eu（III）微棒的HRTEM圖像。（e）綠框的放大圖像，顯示分散的CQDs和松散組裝的結構。

圖3 PVA /微棒電紡NFs膜在Pi感測中的應用。（a-f）暴露于Pi后的PVA /微棒電紡NFs膜。 Pi從左到右的濃度分別為0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 mM。（g）PVA /微棒電紡納米纖維的熒光圖像和亮光圖像的合并圖像。（h）PVA /微棒靜電紡絲NFs的SEM圖像。顯然，微棒嵌入在PVA中。（i）暴露于Pi后的PVA /微棒電紡納米纖維的SEM圖像。（j）暴露于Pi后的PVA /微棒靜電紡絲NFs的熒光圖像和亮光圖像的合并圖像。（k）通過Matlab 8.5分析，暴露于不同濃度的Pi后，條帶數字圖像的熒光RGB百分比演變。（l）由IBM SPSS Statistics 22分析，暴露于不同濃度的Pi后，從條帶數字圖像中對RGB參數進行第一成分PC1分析。

圖4 PVA /微棒電紡NFs膜的安全性應用。（a-b）手指觸摸前，PVA /微棒NFs膜上的小貓圖片的日光和熒光圖像。用華為智能手機在紫外光（365 nm）下記錄膜的熒光圖像。（c-d）手指觸摸后，小貓在PVA /微棒NFs膜上的亮光和熒光圖像。比例尺，1.0厘米。（e）佳能相機（EOS 77D）記錄的放大指紋。比例尺，0.2厘米。（f）藍色框的放大圖像，顯示2級細節，包括交叉（1），終端（2），分叉（3）和島（4），以及3級細節（2、3和4中的孔）。