Billets de banque, documents, produits de marque, et les produits sensibles comme les produits pharmaceutiques ou les composants techniques sont souvent marqués pour les distinguer des imitations. Cependant, certains contrefacteurs ont appris à copier des étiquettes fluorescentes conventionnelles. Dans la revue Angewandte Chemie , Les scientifiques chinois ont maintenant introduit un nouveau, encre anti-contrefaçon exceptionnelle à base de nanopoints de carbone. Leur matériau composite ingénieux émet trois types de luminescence différents.
Un matériau qui émet de la lumière de trois manières différentes à température ambiante serait une première. L'équipe dirigée par Hengwei Lin à l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo de l'Académie chinoise des sciences, l'Université de Chongqing, et l'Université du Sud-Est de Nanjing, a réussi à produire une telle substance à base de nanodots de carbone - nanomatériaux luminescents, qui ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années en raison de leurs propriétés optiques uniques et de leur toxicité extrêmement faible.
Les chercheurs ont utilisé un processus simple pour fabriquer des nanopoints de carbone à partir de m-phénylènediamine. Ceux-ci ont ensuite été dispersés dans de l'eau avec de l'alcool polyvinylique et distribués sous forme d'encre à partir d'un stylo gel sur un billet de banque et un document. Après séchage, le résultat était un film transparent de nanopoints de carbone dans une matrice d'alcool polyvinylique. Ce film est incolore à la lumière ordinaire, mais a trois atouts dans son sac :1) L'irradiation avec une lampe UV (365 nm) provoque l'émission de lumière bleue par la marque (photoluminescence); 2) l'irradiation UV entraîne également une rémanence verte qui persiste pendant plusieurs secondes après l'extinction de la lampe UV (phosphorescence à température ambiante) ; et 3) l'irradiation avec un laser à impulsions femtosecondes infrarouge (800 nm) induit une lueur bleu-vert (luminescence à deux photons).
La photoluminescence est un phénomène largement observé. L'irradiation avec la lumière UV catapulte les électrons à un niveau d'énergie plus élevé. Lorsque les électrons retournent à l'état fondamental, une partie de l'énergie est réémise sous forme de lumière visible. La luminescence à deux photons est un phénomène nettement moins courant dans lequel deux électrons sont absorbés simultanément (dans ce cas dans la gamme infrarouge) et sautent à un niveau supérieur. A partir de ce niveau supérieur, l'électron peut retourner directement à l'état fondamental en émettant une lumière d'une longueur d'onde plus courte (dans le domaine visible).
La phosphorescence à température ambiante est particulièrement rare. Elle implique un retard dans la libération de l'énergie absorbée car des transitions électroniques "interdites" mécaniquement quantiques - et donc improbables - sont impliquées. Les scientifiques ont déterminé que les groupes contenant de l'azote à la surface des nanopoints de carbone sont essentiels à cette phosphorescence observée. L'inclusion des nanodots dans la matrice d'alcool polyvinylique est également importante, car il inhibe le mouvement intramoléculaire qui agit contre la phosphorescence.
