在信息時代，信息安全已經成為全球關注的熱點問題。為了確保信息安全，必須對機密信息進行加密，只有獲得授權的讀者才能使用特定的解密密鑰。為此，各種具有獨特理化特性的功能材料被開發(fā)出來用于加密和防偽目的。最近，隨著精準聚合物領域的快速發(fā)展，具有精確的化學和序列結構以及高穩(wěn)定性的聚合物在數(shù)據(jù)存儲和加密方面顯示出很好的應用前景。
近日，中國科學技術大學的劉世勇教授和胡進明教授研究團隊報道了一種四進制編碼樹枝狀聚氨酯結構并成功用于高度可靠的數(shù)據(jù)加密。
受文獻中報道可降解聚氨酯寡聚物作為防偽應用的分子標簽的啟發(fā)，作者首先設計并合成了一系列可觸發(fā)串聯(lián)解聚的精準線性數(shù)碼聚氨酯用于信息加密。與文獻報道的成環(huán)降解不同的是，該工作中的精準聚氨酯通過電子重排機理進行降解。線性數(shù)碼聚氨酯經紫外光光照10分鐘后，光觸發(fā)基元斷裂，分子鏈發(fā)生自發(fā)串聯(lián)解聚，分別在降解早期，中期和晚期三個不同時間點取樣進行大分子質譜測試。通過對MALDI-TOF MS數(shù)據(jù)分析，該工作首次展示了利用自發(fā)的1,6-電子重排介導的串聯(lián)消除反應對線性數(shù)碼聚氨酯進行直接測序。 與線性聚合物不同，樹枝狀聚合物的特點是具有獨特且復雜的三維超支鏈結構，這對信息的加密十分有利。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的深層加密，作者進一步合成了樹枝狀四進制編碼聚氨酯。從AUX-OH分子出發(fā)，以M1-COOH為構筑基元，進行重復迭代合成。最后用樹枝狀PEG（2mOEG3）進行封端，得到終產物。 獲得樹枝狀四進制編碼聚氨酯之后，作者分別嘗試使用MALDI-TOF一級質譜和串聯(lián)質譜對樹枝狀數(shù)碼聚氨酯進行解碼。樹枝狀數(shù)碼聚氨酯在紫外光輻照10分鐘后，光響應基元斷裂，發(fā)生自發(fā)串聯(lián)降解，在不同的降解時間取樣后用一級質譜進行測試。結果表明，該測序方式不能實現(xiàn)解碼。隨后作者利用串聯(lián)質譜技術對樹枝狀數(shù)碼聚氨酯進行進一步測試，得到了對應的二級質譜。同樣地，僅僅從二級質譜上是無法獲取有用的信息。 對于獲得授權的讀者而言，成功獲取加密的信息必須還要完成如下的操作。首先需要在二級質譜上找到所有含有樹枝狀PEG（2mOEG3）的分子碎片。然后將這些斷裂碎片進行排列，得到一系列斷裂路徑。這些斷裂路徑排列之后便可以得到二維數(shù)據(jù)矩陣，例如D-2'-(0'1')3-(3')4可以得到由63行數(shù)列組成的數(shù)據(jù)矩陣，其排列組合共有63！（~1.98*1087）種。之后再按照特定的排序規(guī)則進一步對每行數(shù)列進行排序，即可得到唯一的二維數(shù)據(jù)矩陣，完成解密。 總之，這項工作展示了樹枝狀數(shù)碼聚氨酯用于深度數(shù)據(jù)加密的第一個例子，揭示了精準數(shù)碼聚合物在數(shù)據(jù)存儲和加密方面的巨大潛力。 論文信息 Dendritic Quaternary-Encoded Oligourethanes for Data Encryption Qiangqiang Shi,+ Xin Zhou,+ Jie Xu, Jialin Zhang, Ning Wang, Guoying Zhang, Jinming Hu,* and Shiyong Liu* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202214695
