密码保护的新型光化学安全装置
发布时间：2025-11-04 16:29:08 阅读数： 40
印度研究人员开发了一种简便的方法，用于制造一种新型装置。该装置利用市售化学传感器分子哈尔明（Harmin，HM）的双离子光谱响应特性。与其他同类装置不同，该装置包含一个双传感通道，可同时保护密码和模式识别安全。
近年来，利用能够模拟电子逻辑门运行的分子开发数据处理和信息保护平台的研究蓬勃发展。人们投入了大量精力来制造分子级逻辑器件，这些器件既能处理数据，又能通过验证密码输入来提供保护。迄今为止，已经测试了许多分子，并由此开发出了许多器件。然而，这些器件都依赖于多个输入通道，但只有一个输出通道。
目前许多设备只能读取单个密码，并且实际上只能在单一溶剂体系中运行。解决这一问题的途径是在目标合成过程中实现不同介质的功能性整合。
基于此方法，研究人员开发了一种新型分子键盘锁，该键盘锁具有多个输入、输出和双通道荧光输出。它还具备密码和模式识别功能，这在同类设备中尚属首例。搭载该设备的系统能够响应不同的输入按键，并授权使用同一组按键组合而成的不同密码。
研究人员使用了一种名为哈尔明（Harmin）的分子，它是一种市售的化学传感器分子。该分子由一个三环体系构成，该体系在相邻位置包含两个氢键位点。分子内部，吲哚环和吡啶环分别作为质子供体和受体位点。这两个位点构成了其双重传感机制的基础，使其能够同时检测两种阴离子。
该装置能够处理不同的光化学模式，并将其转化为特定波长的荧光输出，从而提供额外的安全保护层，同时利用密码识别和模式识别技术。该系统有望在分子层面实现高度安全的组合锁，可用于用户身份验证的实时现场应用。
经过长时间的测试，发现传感分子HM对悬浮于乙腈中的F⁻和HSO₄⁻离子具有高灵敏度，并能诱导光学响应。F⁻分子与吡啶环结合形成氢键复合物。该复合物的形成会猝灭365 nm处的荧光，起到“关闭”开关的作用。HSO₄⁻与F⁻-HM复合物结合后，体系恢复其原有荧光，起到“开启”开关的作用。
为了使该器件具有可逆性，研究人员采用了415 nm的第三个输入通道。第三个输出被认为是365 nm和415 nm通道输出之间的差值。三个输入通道的组合使得该器件能够根据所使用的组合具有特定的发射状态组合。这使得该新型系统能够成功地使用双密码，但输出模式却相同。
这款设备的独特之处在于，两个密码可以产生相同的最终光学状态，但由于它们遵循不同的光学轨迹，因此可以被区分开来。这一特性使得设备能够区分正确密码和错误密码。
这种光化学锁本身由一个透明的石英圆柱形流动系统构成，乙腈溶剂在其中连续流动。圆柱体的不同位置连接着四个自动活塞驱动的注射器，分别装有水、重金属、氟离子和硫酸氢根离子的溶液。注射器根据其开启/关闭状态响应相应的输入设备，授权用户可以访问该锁。经过预设时间后，如果没有用户获得授权，注射器将停止工作，设备将无法访问。该锁的设计理念结合了光学和化学元件——一种光化学方法。
传统的化学密码输入方式需要在密码输入完成后进行光学监控。本装置的创新之处在于其双通道监控流程，该流程可控制多次密码输入的整个过程。此外，系统可在任何步骤中因输入错误而自动锁定。目前这只是一个原型，但其创新性和实用性使其在未来的优化、改进和商业化方面具有巨大的潜力。
