异质结构通过在单一体系中整合不同的半导体材料，是多种现代电子与光电器件中的关键组成部分。其中一维有机异质结构因其沿轴向可调控电荷与激子传输的特性，在微纳光子编码和智能传感等领域展现出独特优势。随着器件向高集成度和高信息容量发展，具备可控空间分段结构与多色荧光输出的一维有机异质结构成为突破传统功能瓶颈的关键方向。然而，现有制备方法存在局限：自上而下的微纳加工过程复杂且易产生缺陷，自下而上的外延生长又受晶种钝化与对称性限制，难以实现多分段可控构筑和灵活光学调控，限制了其在高容量光子编码等领域的应用。

针对这一瓶颈问题，近日齐鲁工业大学材料科学与工程学部高振华教授与中科院化学研究所赵永生研究员合作，创新性地提出了一种基于普拉托-瑞利不稳定性（Plateau-Rayleigh Instability, PRI）辅助的界面识别组装策略，实现了自发构筑具有丰富荧光条纹图案的一维（1D）异质结构。该工作以“Regioselective on-surface crystallization of one-dimensional organic barcode-like heterostructures of MOFs with fluorescent stripe patterns”为题发表在Nature子刊《Nature Communications》（影响因子15.7）上。齐鲁工业大学（山东省科学院）材料科学与工程学部为第一通讯单位。该论文第一作者是齐鲁工业大学材料科学与工程学院2022级硕士生林儒，通讯作者为齐鲁工业大学高振华教授和中科院化学研究所赵永生研究员。

图1. 基于PRI辅助的界面识别组装策略实现条纹异质结构的可控构筑

他们选用具有暴露电子给体位点的一维金属有机框架（MOFs）作为模板，其富电子位点能够通过电荷转移相互作用，精准诱导缺电子溶质分子在特定区域选择性结晶。在溶剂蒸发过程中，瑞利失稳驱动液膜发生周期性破裂，形成规则分布的液滴，并进一步生长为荧光条纹异质结构。在此基础上，通过调控温度、模板长径比及溶质浓度等关键参数，实现了条纹数量、间距与高度的精准调控；并且通过调节组分间的电荷转移强度与成核序列，成功获得了全色及多色荧光条纹图案（图1）。

图2. 智能响应异质条纹光子学条码的动态调控及信息加密

基于此，研究团队通过引入光致异构分子，赋予了一维异质结构时间可调的动态发光特性。在紫外光刺激下，条纹的荧光颜色可发生可逆转变；结合空间维度的多色编码，实现了兼具高信息容量与高安全性的二维光子条形码。这种新型条形码不仅具备物理不可克隆性，其光响应动态特性还可实现“双重验证”防伪机制，从而显著提升了防伪安全等级（图2）。

该工作为有机异质结构的有序图案化提供了一种超分子构筑途径，实现了从静态光子学编码向动态可调响应光子系统的功能跨越，为光电器件尤其是防伪应用的合理设计提供了新思路。

高振华，齐鲁工业大学（山东省科学院）材料学部教授，博士生导师，山东省自然科学基金（A/B类）获得者，泰山学者青年专家。2018年博士毕业于中科院化学研究所，师从赵永生研究员与姚建年院士。围绕有机微纳光子学信息编码材料与器件方向以第一/通讯作者在Nat. Commun. (1), Angew. Chem. Int. Ed. (5), Adv. Mater. (1), Nat. Sci. Rev. (1),ACS Nano(3), Adv. Funct. Mater. (1) 等国际知名期刊发表20余篇，授权中国发明专利6项，研究成果入选“中国光学年度十大进展”。担任J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Advanced Materials等国际知名期刊审稿人。

赵永生，中国科学院化学研究所研究员，国家杰出青年基金获得者，国家万人计划领军人才，先后获国家自然科学二等奖（第二完成人）、科学探索奖、何梁何利奖、北京市杰出青年中关村奖、中国青年科技奖、中国化学会-赢创化学奖、Asian and Oceanian Photochemistry Association Prize for Young Scientist、RSC ChemComm Emerging Investigator Lectureship等国内外学术奖励。长期从事有机光子学材料与器件领域的研究，在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., CCS Chemistry, Sci. China Chem.等期刊发表论文280余篇，引用17000余次。申请/授权国内外发明专利40余项。