本网讯（光电信息获取与防护技术全国重点实验室 罗天雨）近日，我校光电信息获取与防护技术全国重点实验室胡志家教授与合作者的研究基于丝网印刷的胆甾相液晶弹性体（CLCE），成功实现动态防伪与可调谐激光发射。相关研究成果以“Dynamic Anti-Counterfeiting and Tunable Lasing with Screen-Printed Cholesteric Liquid Crystal Elastomers”为题发表于国际综合性学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS，DOI/10.1073/pnas.2535645123）。论文第一作者为屈广阴博士，胡志家教授为唯一通讯作者，安徽大学为第一完成单位。
图 1 CLCE丝网印刷油墨的多功能防伪特性
传统光子晶体的图案化制备方法，如光刻和喷墨印刷，受限于掩模成本高、喷头易堵塞、晶格缺陷频发以及难以规模化生产等瓶颈，限制了其实际应用。胆甾相液晶作为软光子晶体，可选择性地调制圆偏振光，并能对外界刺激产生可逆的光学响应，是实现动态结构色的理想材料，但在大面积印刷过程中如何精准控制其螺旋超结构的取向、保持光子带隙的空间均匀性，并集成多维度调控功能，仍是制约其产业化的关键科学挑战。
图 2 基于CLCE多刺激响应及可调谐激光技术的光子平台构建
针对上述难题，研究团队创新性地引入丝网印刷技术，基于CLCE成功实现了高性能、多色动态结构色图案的快速制备。该技术利用印刷过程中剪切力介导的预取向与溶剂挥发驱动的自组装协同机制，有效抑制了裂纹与拓扑无序，显著提升了光子带隙在印刷区域内的空间均匀性；通过精确调控手性掺杂剂的浓度，实现了对螺距的调控，获得了从蓝光到红光波段的高饱和度、高反射率手性结构色图案，并展现出优异的基底兼容性与大规模生产潜力；在功能集成方面，团队进一步将光致变色分子螺吡喃引入体系中，构建了光、热、力多重刺激响应的智能光子平台。所制备的图案不仅呈现出视角依赖的颜色变化、固有的圆偏振选择反射以及可逆的机械变色响应，还实现了在光、热刺激下的颜色与荧光切换。尤为重要的是，基于螺吡喃的光异构化效应，研究团队在印刷结构中实现了紫外光可编程的随机激光发射，其发射波长可在645至685纳米范围内连续调谐。
该研究通过可规模化的丝网印刷技术，将CLCE的物理特性与多材料功能集成相结合，成功克服了软光子材料在图案化制备与功能集成方面的关键技术障碍，展示了其在下一代防伪标签、柔性光子器件中的广阔应用前景。