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。有机回音壁模式（WGM）谐振腔可以发射锐利的光谱识别特征峰，对于构筑微纳光子学条形码具有重要意义。在此之前，有机微纳多色WGM谐振腔主要通过在单个器件上集成具有不同带隙的增益介质来实现。然而由于短波材料的发射被窄间隙材料所吸收，严重抑制了高能区域的光子出射，最终限制了高品质空间分辨光子学条形码的发展。构建增益介质空间分离的WGM谐振腔可以显著减少吸收损耗，从而有效解决上述问题。高品质WGM异质谐振腔有利于集成光谱编码与图形编码的优势，为构筑高编码容量的光子学条形码提供了非常优异的体系。继承了一维棒状结构的优势，环形谐振构型通过在其环形方向上调控增益布置，为构建空间分辨的多色WGM微腔提供了解决方案。然而，目前对于有机异质微环谐振腔的组装和性质研究，还处在极个别探索阶段。
齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部微纳光功能材料团队针对有机异质微环谐振腔结构无法有效构筑这一核心问题，创新性提出利用表面张力辅助的异质组装策略构建空间分辨的有机WGM异质微环谐振腔的有效方法，从而为构筑具有高编码容量与高安全性能的光子学条形码安全标签提供了解决思路。
研究人员通过在自组装过程中精确调节给受体分子间电荷转移强度，构筑了全色光谱输出的有机WGM微环谐振腔。微环在激光的泵浦下，发出的荧光光子经过腔体的调制，会形成含有一系列尖峰的调制谱。这些尖峰的位置和数目与腔体的尺寸及折射率有关，于是这些光谱就包含了微腔结构的指纹信息。因此，研究者创新性的对这些调制光谱进行编码，从而构建了高质量的光子条形码。值得注意的是，通过控制异质乳液液滴之间的定向扩散，最终获得了具有多个编码元素的空间分辨的WGM异质微环谐振腔，从而显著提升了条形码的安全强度和编码容量。
图1. 有机全色微环谐振腔的可控构筑
图2. 有机异质微环谐振腔的制备及其防伪应用
进一步创新性的对这些有机异质微环发射的空间分辨光谱进行编码，从而构筑了高级安全防伪标签，最终在防伪领域显示了巨大的应用潜力。本工作将在分子水平上对有机异质微环谐振腔组装机制的深入理解以及柔性纳米光子学材料的理性设计提供了新思路。
上述成果以“基于空间分辨的有机环形异质谐振腔的光子学条形码”（Spatially Resolved Organic Whispering-Gallery-Mode Hetero-Microrings for High-Security Photonic Barcodes）为题，发表在国际顶级期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，并被遴选为封面文章与热点论文。
齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部硕士研究生冯星伟与林儒为文章共同第一作者。材料学部高振华教授和中科院化学所赵永生研究员为文章的共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省泰山学者青年专家计划和齐鲁工业大学（山东省科学院）科教产基础研究类项目等项目的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202310263
