防偽，對於維護國家安全、金融經濟安全具有重大意義。蘭州大學「藏鷹」大學生科技創新團隊針對目前防偽行業市場痛點，基於自身的新理念、新技術、新產品，提出了解決方案。近日，該團隊的參賽項目《真稀——全球首個稀土基多模動態光學防偽驗真整體方案提供商》在「航天科工杯」第七屆「創青春」中國青年創新創業大賽暨2020中國青年創新創業交流會上斬獲金獎，成為蘭州大學以及甘肅省首個在該項大賽全國總決賽中獲得金獎的項目。
防偽驗真新路徑
防偽是21世紀的朝陽產業，有著8000億的龐大市場需求。當下主流防偽技術有雷射防偽、螢光防偽、磁性防偽、全息防偽等，其中螢光防偽因其可視性強、易於設計應用，已發展成為最主要的防偽技術之一。貨幣作為防偽技術集大成者，就廣泛採用了螢光防偽。
然而，傳統防偽手段普遍存在技術老舊、驗真困難、應用場景狹隘等問題，導致行業正處在一個難防偽、假防偽、甚至不防偽的時代，防偽市場也因此產生了一個6000億的結構性市場空缺。
為了提高螢光防偽的安全性和技術壁壘，近年來研究人員研發了以碳點、半導體量子點、金屬有機骨架、無機螢光粉和有機染料為基礎的螢光印花防偽技術。與傳統的防偽技術相比，其技術力提升、可靠性增強，但由於防偽過程仍是靜態的，只要能用替代品模仿其螢光效果，其防偽標識就可以被仿製，因而其安全性仍然十分有限。
針對當下防偽行業市場痛點，「藏鷹」團隊首創動態光學防偽技術、多模激發驗真技術，突破了傳統螢光防偽的「激發-表現」單一對應、靜態恆定的弊端限制，在大幅提升安全周期的同時，簡化了驗真方式。
全球首創的動態螢光防偽技術在繼承傳統螢光防偽全部優點的前提下，將原本靜態恆定、易於仿製的靜態螢光標識，變為只有我們能實現的動態螢光，增加了防偽維度，安全周期呈指數上升，是暗場光學防偽未來的發展方向。
首創的多模激發驗真技術，防偽標識可在力、熱、光等弱源激發下發出螢光，尤其我們引入了力致激發模式，用手指划過標識即可激發出動態螢光，避免了使用紫外燈等檢測設備，是當下最便捷的防偽驗真手段。
面對市場上層出不窮的仿製手段，團隊通過技術迭代不斷跨越，以更高層次的防偽技術回應傳統弊端，探索了防偽驗真的新路徑。
一場奇妙的發現
2018年，物理科學與技術學院2016級本科生周錦宇剛剛加入「藏鷹」團隊不久，在張加馳老師的指導下開展第五代光存儲技術的理論基礎研究。
在一次討論中，老師偶然講到「力致發光和光存儲一樣都依賴於材料中的陷阱……」，周錦宇突然靈光一閃：「那自己做的光存儲材料是不是也可能有力致發光呢？」他立刻鑽到實驗室中實實在在地進行了操作。
經過仔細的實驗，周錦宇還真的在釔鋁石榴石中發現了強烈的力致發光，而且他還驚訝地發現其力致發光完全不依賴與陷阱，竟然可以無需輻照蓄能即可持續力致發光。在隨後發表的論文中，周錦宇將釔鋁石榴石定義為除陷阱型氧化物、壓電型硫化物之外的第三類力致發光材料，得到了同行的廣泛認可，周錦宇也成為第三類力致發光材料的發現者。
為了探索力致發光的奧秘，周錦宇帶領團隊成員一起反覆實驗，並根據實驗結果提出了可能的力致發光機理：應力使釔鋁石榴石粉體與載體間產生摩擦電，並由此直接激發發光中心，產生力致發光，該理論很好地解釋了在本實驗中發現的奇特力致發光現象，因此該項發現以及相關機理的提出直接推動了力致發光領域的理論創新。
隨後，「藏鷹」團隊用發散思維拓展這一新材料的應用，利用動態發光在現階段難以模仿的技術優勢保證了防偽價值，團隊將新材料應用於新型防偽驗真激發手段，從而實現了該項新技術由實驗室向市場田的華麗轉身。
在項目推進過程中，有大大小小的難題需要克服。
實驗中一個細微的數據差異都會導致整個實驗過程重新來過。比如，在材料製備過程中，反覆操作很多次但還是達不到滿意程度的情況比比皆是。團隊成員王世豪講道：「動態發光看似簡單，可背後卻是基於『陷阱調控』、『能量傳遞』、『發光猝滅』等發光原理的調控過程，對實驗技術及工藝的要求極高。實際操作中總會有誤差，而這些誤差會給結果造成很大影響。」
此外，本科生從事科研工作還存在著經驗不足等固有難題。在研究材料性能表徵、數據分析的過程中需要操作各種設備，對團隊成員們來說，簡單的儀器尚能熟練操作，複雜、大型的儀器就超出了自身的能力，往往需要向老師尋求指導或請教有經驗的研究生學長學姐。因此，每當老師布置任務後，隊員們都會進行大量的文獻調研與整理工作。對「藏鷹」團隊而言，在實踐中掌握知識、拓寬視野，不僅是知識結構上的一次次頭腦風暴，也是自身能力上的一次次整合提升。
師生合力助推團隊發展
項目的形成和推進與蘭州大學物理學院密切相關。「藏鷹」團隊是依託蘭州大學特殊功能材料與結構設計教育部重點實驗室、在物理學院功能與環境材料研究所老師指導下成立的大學生創新創業團隊。
團隊主要針對本科生進行科研能力訓練，以光轉換材料為研究方向，主要的指導老師包括張加馳教授、李慧慧教授、王趙鋒研究員和王育華教授等人，現有核心成員14人，各專業本科生近60人,團隊成員來自於物理、化學、大氣、藝術、管理、新聞等多個學院，且均為本專業成績優異的學生。擁有9名各專業年級第一名，近兩年保研率100%。團隊專業本領過硬，學科優勢互補，文化理念健全，組織架構明確，有較強的盈利能力。周錦宇說：「藏鷹團隊是人才的匯集，各有所長。交給隊員的任務自己可以不用太放在心上，因為大家會完成得比我更好，彼此都是非常得力的合作夥伴。」
作為「藏鷹」團隊的指導老師，張加馳老師除日常授課外，還負責「藏鷹」團隊本科生研究指導的相關工作。他大部分時間都在榆中校區工作，在本科生雙創基地的實驗室、討論室中與本科生溝通思路、暢談想法。同學們眼中，他嚴謹認真卻又不失幽默風趣，既教授專業高深的理論知識，又講述輕鬆詼諧的漫畫物理故事，向更多的同學介紹生活中有趣的物理現象；對待本科生，一直親力親為，經常從城關校區跑到榆中校區與同學們探討研究的困難、問題，引導他們科研入門，在這種氛圍下，同學們都很喜歡與老師探討自己的觀點想法。
團隊中彼此信任、融洽輕鬆的研究氛圍，讓大家在項目的研發中可以充分配合、發揮優勢，推動項目的發展進步，並最終在各類創新創業大賽中斬獲榮譽。相信在以後科研發展的路上，他們會追逐著光的方向越走越遠。
來源 | 《蘭州大學報》第973期
作者 | 校報記者團張莉娜 羅麗娟 薛曼 王曦晨
執行編輯 | 馬龍祥
責任編輯 | 王瑤 馬冬
審核 | 王瑤
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