中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)/合肥國家實(shí)驗(yàn)室羅毅團(tuán)隊(duì)張群研究組在基于光學(xué)加密的信息安全領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，提出一種基于二維雜化鈣鈦礦有機(jī)陽離子精細(xì)調(diào)控的、兼具高安全性和高效率的信息加密/解密新策略。相關(guān)研究成果以“High-Security and High-Efficiency Information Encryption/Decryption Based on 2D Hybrid Organic–Inorganic Perovskites via Delicate Organic-Cation Engineering”為題,5月6日在線發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》，并被選為熱點(diǎn)論文。

刺激響應(yīng)發(fā)光材料是指在諸如光、熱、濕度、機(jī)械力、電場(chǎng)、化學(xué)試劑等外界刺激作用下，其發(fā)光強(qiáng)度、波長或壽命等發(fā)生可逆或不可逆變化的智能材料，具有環(huán)境自適應(yīng)和信號(hào)反饋等特性。目前，基于刺激響應(yīng)發(fā)光材料的光學(xué)加密在信息安全領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。隨著高質(zhì)量鈣鈦礦納米晶合成的實(shí)現(xiàn)，鈣鈦礦基的刺激響應(yīng)發(fā)光材料在該領(lǐng)域的應(yīng)用方興未艾，展現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛力；然而，高信息安全性和高信息提取效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)頗具挑戰(zhàn)性。一方面，目前的大部分策略多采用單模態(tài)加密/解密方式，難以保證高的信息安全性；另一方面，很多方案的實(shí)施有賴于一系列繁雜的制備加工流程，極大地限制了信息提取效率。

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針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究人員選取了一類代表性的二維雜化鈣鈦礦材料（苯乙胺鉛碘，PEA2PbI4），采用有機(jī)陽離子精細(xì)調(diào)控工程，獲得了一系列鹵代衍生物，并證實(shí)了將其應(yīng)用于信息加密/解密的可行性，繼而構(gòu)建了一個(gè)兼具高信息安全性和高信息提取效率的多模態(tài)加密/解密工作平臺(tái)。首先，在高質(zhì)量二維鈣鈦礦薄膜的變溫?zé)晒鈱?shí)驗(yàn)中，研究人員定量刻畫了比鄰的兩個(gè)發(fā)射帶在低溫條件下的發(fā)射強(qiáng)度變化關(guān)系，并據(jù)此遴選出母體PEA2PbI4及其鹵代衍生物(2-F-PEA)2PbI4和(4-Br-PEA)2PbI4作為實(shí)施信息加密/解密的三種原料樣。其次，在驗(yàn)證了常溫下這三種原料樣的不可區(qū)分性之后，研究人員采用三重“鑰匙”（即紫外光照、液氮降溫、窄帶濾波），使得信息加密/解密運(yùn)作于八個(gè)模態(tài)（有且只有一個(gè)“Real”信息，余者則為“Fake”或“Null”信息），大大提高了信息安全性。值得一提的是，采用常規(guī)的液氮接觸直接降溫方式，不僅具有顯著的成本效益，而且可以大幅縮短信息提取時(shí)間（僅需10秒）。最后，為了防止“鑰匙”泄漏所帶來的保密性降低，研究人員進(jìn)一步提出了一種基于點(diǎn)陣密碼本的加密方式，由簡單的2×2點(diǎn)陣所生成的隨機(jī)變量數(shù)可高達(dá)4.566×1047（即使采用目前最快的計(jì)算機(jī)El Capitan也需約1022年方可破解），確保了極高的信息安全性。

這項(xiàng)成果所展示的基于鈣鈦礦材料刺激響應(yīng)發(fā)光性質(zhì)的、采用三重“鑰匙”運(yùn)作于多模態(tài)下的信息加密/解密新策略和新方案，不僅具有高的信息安全性，而且具有高的信息提取效率，為信息安全領(lǐng)域的光學(xué)加密相關(guān)研發(fā)提供了新的可能性。

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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)物理系博士研究生陳子昂同學(xué)為論文的第一作者，這項(xiàng)工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委等單位的項(xiàng)目資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202504327