近日，亚洲色吧 黄又举教授团队利用多色聚集诱导发光（AIE）碳点在界面自组装构筑光学物理不可克隆功能（OPUFs）与多尺度防伪领域取得重要进展，相关研究工作以“Enabling Single-Challenge Multichannel-Response OPUFs: Adaptive Nanofilms from Aggregation-Controlled Multicolor Carbon Dots”为题发表在《Advanced Materials》（Q1，IF=29.4）上。DOI: 10.1002/adma.202519060。

光学物理不可克隆功能（Optical Physical Unclonable Functions, OPUFs）被视为下一代高安全性防伪与光学数据存储的“明日之星”。OPUFs的核心是利用材料内部固有的、完全随机的物理结构，在外部光激发下产生如同“光学指纹”般独一无二的响应信号，从而实现几乎无法破解的身份认证。然而，现有OPUFs技术面临着核心矛盾：为获得多通道响应，通常需要混合多种材料，导致兼容性差、稳定性低；而追求标签小型化时，往往又牺牲了编码容量与安全性。因此，如何用单一材料、在微小尺寸内，同时实现多通道响应、超高容量编码和无损集成，成为该领域亟待突破的难题。

图1. OPUFs标签的跨尺度（亚纳米、纳米及微米）结构设计与防伪原理。

针对上述挑战，黄又举教授团队基于前期界面成膜技术（Science Advances, 2021, 7, eabk2852; Journal of the American Chemical Society, 2025, 147,10369; Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64, e202502129）创新性地提出了一种“单挑战－多通道响应”的OPUFs标签，通过从亚纳米级到微米级的多尺度随机性设计，实现了极高的安全性与实用性。该工作首先通过精确调控聚集诱导发光（AIE）碳点表面官能团比例，引导其形成高聚集或弱聚集状态，自发产生具有内在随机性的亚纳米级分形结构，作为物理不可克隆的“光学指纹”。随后，通过熵驱动的界面自组装与热辅助随机印刷技术，在纳米尺度与微米尺度进一步引入不可复制的空间无序结构，形成多层次、跨尺度的防伪特征。

图2. 通过可控聚集设计荧光可调、多色的AIE碳点。

该技术的核心在于实现了对AIE碳点从分子行为到宏观性能的跨尺度精准“编程”。研究团队通过精细调控碳点表面的氧化程度，可主动控制其聚集形态：当碳点高度聚集时，体系发射红光；聚集程度较弱时，则呈现绿光。这一“聚集态‑发光颜色”的对应关系，为在同一材料中实现多通道光学响应奠定了物理基础。更为关键的是，碳点的聚集过程具有内在随机性。在亚纳米尺度上，每一次聚集都会形成独特且不可重复的分形结构，如同自然界中找不到两片完全相同的雪花。这种由随机生长产生的细微结构差异，构成了每个标签最底层的“光学指纹”，成为其不可克隆性的根本来源。通过定向调控与随机生成的双重机制，研究团队成功将可控的光学输出与不可复制的物理结构有机结合，实现了在单一材料体系内同时构筑多重防伪维度。

图3. 通过熵驱动组装和热辅助打印碳点纳米薄膜制备随机微纳图案。

随后，团队进一步通过熵驱动界面自组装技术，引导这些已具备随机结构的碳点聚集体在油水界面发生二次空间重组。在这一过程中，系统自发趋向于能量更低、无序度更高的状态，使得碳点以无法预测的方式进行排列，从而在纳米尺度上形成高度复杂且不重复的图案。此后，研究采用热辅助微印刷技术，将上述纳米级随机结构精准“冻结”并转移到目标基底上，形成微米尺度的实体防伪标签。由此，每个标签都构建起“亚纳米分子指纹—纳米组装随机性—微米印刷图案”的三重防伪体系。这三层随机结构彼此独立、跨尺度嵌套，使得无论是物理复刻、化学仿制还是计算模拟，皆无法再现其完整的结构特征，从而在根本上杜绝了伪造的可能性。与此同时，该技术具备规模化应用前景。组装过程可制备面积超过7 cm²的均匀纳米薄膜，单个标签的物料成本仅约0.031元/平方厘米，为未来大规模生产奠定了坚实基础。

该工作第一作者为亚洲色吧 吴双双博士，通讯作者为 亚洲色吧 黄又举教授，南昌大学黄小林教授和香港中文大学（深圳）唐本忠教授， 亚洲色吧 为第一单位。该工作得到了国家自然科学基金（52222316, U25A20385, 52473209, 22574072），中国博士后科学基金（2024M763695）及 亚洲色吧 启动基金（4095C50223204052, 4095C5022421510）等项目的支持。

原文链接：//doi.org/10.1002/adma.202519060