可逆相变诱导的热猝灭在 Mn(II) 氯化物中用于高精度信息加密与热能存储

会隐藏信息并存储热量的发光晶体

试想一种材料：在紫外光下呈明亮绿色发光，在恰到好处的温度下立即熄灭，冷却后又重新点亮。在这项研究中，研究者制备了这样的晶体，并展示了它们如何在温控图案中隐藏敏感信息，同时以视觉方式指示热量的存储或释放，为未来的智能标签和热能器件提供了可能。

为何安全信息需要更聪明的光学手段

随着数字数据和假冒产品遍布全球，人们越来越关注简单、现场可用的鉴别方法。一种途径是使用可被外部触发（如光、压力、化学物质或温度）开关的发光材料。然而许多这类系统需要非常精细的光照控制，或表现出缓慢且模糊的响应，限制了它们安全编码信息的能力。作者着手构建一种对温度响应尖锐、可重复且肉眼易辨的发光材料。

两种几乎相同但关键不同的晶体

团队设计并生长了两种密切相关的杂化晶体，它们将有机分子与锰和氯原子结合。在室温下，两种晶体都形成有序结构，其中孤立的锰氯单元充当微小的光源。在紫外光下，每种晶体都以非常高的效率发出几乎相同的明亮绿色，人眼难以区分。通过稍微延长一种晶体中有机部分的碳链，研究者微调了内部相互作用，并发现由此改变了出现突变结构的温度。

在狭窄温度窗口内熄灭的光

当晶体被缓慢加热时，它们的绿色荧光先增强，然后在某一特定点几乎瞬间崩塌。对一种晶体来说，这一突变的“关光”点约为 60 摄氏度；另一种则约高 10 摄氏度。精确测量表明，这一开关与晶体从有序固相可逆地转变为更无序的固相有关，而非任何化学分解。随着内部有序性破坏，以前以绿色光形式逸散的能量转而以热的形式耗散，从而猝灭了发光。冷却回室温后，结构会逐步恢复有序并且绿色发射会返回，且在多次循环后仍可重复出现。

在温度中隐藏代码和二维码图案

由于两种晶体在略有不同的温度停止发光，研究者可以将它们排列成点阵和方块以编码隐藏图案。在较低的开关温度以下，两种晶体均发光，任何图案看起来都均匀明亮。在介于两者开关点之间的狭窄十度窗口内，一种晶体变暗而另一种仍然明亮，从而显露出真实的图案或数字序列。在较高开关点以上，两者再次变暗，信息消失。团队以一个温控二维码演示了这一思路：二维码仅在加热到合适范围时可被扫描，继续加热后又消失，冷却时缓慢恢复，增加了猜测和重复尝试的难度。

用肉眼观察被存储的热量

导致发光熄灭的相同结构变化也会吸收大量热量，该热量在结构重新有序时被释放。测得的热存储容量可与许多已研究的固体热能存储材料相媲美甚至更高。由于在相变时光输出在开与关之间切换得很干净，这些晶体本身可作为视觉化的指示器，用来判断热量是否仍在被吸收或已被完全存储并准备释放。发光与热量之间的这种直接联系预示着一种新型的热“电池”，其充放电状态可一目了然。

对未来智能材料的意义

简而言之，作者表明通过精细调控这些基于锰的晶体的构建单元，可以工程出一个狭窄的温度窗口，在此窗口内光被尖锐地关闭和重新打开，同时实现热量的捕获与释放。这种双重功能使同一材料既可作为用于安全光学编码的高精度温度钥匙，也可作为热存储装置的可视指示器。这项工作指向一类将信息安全与能量管理融合在单一、易读平台上的新型智能固体。

引用: Li, A., Chen, Z., Wang, Z. et al. Reversible phase-transformation-induced thermal quenching in Mn(II) chlorides for high-precision information encryption and thermal energy storage. Nat Commun 17, 4665 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71277-3

关键词: 光学信息加密, 热响应发光, 相变材料, 防伪, 热能存储