福州大学物信学院李福山教授、福州大学化学学院郑远辉研究员与TCL集团工业研究院钱磊博士的合作研究论文“Inkjet-printed unclonable quantum dot fluorescent anti-counterfeiting labels with artificial intelligence authentication” 在Nature子刊《Nature Communications》在线发表。 量子点具有优异的光电特性，其图案化在发光显示，荧光标记和智能传感领域具有广阔的应用前景。量子点薄膜形貌最终决定了其光电器件应用，论文采用高精度喷墨打印技术制作微米级量子点发光图案，创新性的在基板表面构建具有随机分布的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微纳米颗粒，作为喷墨打印输运过程中的聚集钉扎点，强化微米级墨滴蒸发流动以及量子点组装过程中的差异性，形成不可复制“花状”发光图案；成功应用于低成本，可柔性化，自然条件下隐蔽，具有多重防伪级别和商业化的价值的不可复制全彩荧光防伪标签。并且首次引入了人工智能（AI）技术对喷墨打印量子点防伪荧光标签进行验证，并成功识别出不同的清晰度、亮度、旋转角度、放大倍率以及这些参数混合的“花状”图案，实现了防伪标签的高效准确识别。

福州大学物信学院李福山教授、福州大学化学学院郑远辉研究员与TCL集团工业研究院钱磊博士的合作研究论文“Inkjet-printed unclonable quantum dot fluorescent anti-counterfeiting labels with artificial intelligence authentication” 在Nature子刊《Nature Communications》在线发表。 量子点具有优异的光电特性，其图案化在发光显示，荧光标记和智能传感领域具有广阔的应用前景。量子点薄膜形貌最终决定了其光电器件应用，论文采用高精度喷墨打印技术制作微米级量子点发光图案，创新性的在基板表面构建具有随机分布的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微纳米颗粒，作为喷墨打印输运过程中的聚集钉扎点，强化微米级墨滴蒸发流动以及量子点组装过程中的差异性，形成不可复制“花状”发光图案；成功应用于低成本，可柔性化，自然条件下隐蔽，具有多重防伪级别和商业化的价值的不可复制全彩荧光防伪标签。并且首次引入了人工智能（AI）技术对喷墨打印量子点防伪荧光标签进行验证，并成功识别出不同的清晰度、亮度、旋转角度、放大倍率以及这些参数混合的“花状”图案，实现了防伪标签的高效准确识别。

项目成果/简介:完成人简介：樊君，西北大学教授，西北大学化工学院副院长， 陕西省化工过程实验教学示范中心主任，指导博、硕士生研究方向包括反应工程、碳一化工、纳米材料、分离工程、精细化工产品开发研究等。成果内容：基于量子点的荧光探针分析对推动即时检测（POCT）技术

本项目基于荟萃分析的光源颜色品质量化方法研究（国家自然科学基金面上项目），团队所提出的MCPI, CDM指标在量化光照颜色喜好与光照颜色分辨效果方面，经百余组国内外视觉实验案例（本领域最大视觉样本集）验证，优于领域现有全部30余种光品质指标，相关技术处于国际领先水准且技术壁垒坚固。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 截至目前，我国LED照明产业产值已逾万亿。在白光照明领域，长期以来国际业界均将显色指数作为行业衡量光源光色品质的标准。然而，由于显色指数的提出远早于LED照明技术普及，导致此项陈旧指标在评价LED光源显色效果时，存在着严重的与视觉不匹配的问题。为此，2015年，国际照明委员会发表官方声明，对于显色指数在衡量LED光源显色效果方面存在的缺陷进行强调。随后，2019年，该组织将“LED光源显色性量化问题”设定为国际照明委员会全球战略研究热点问题，号召全球学者共同深入，共同推进白光LED光色效果量化技术发展。 本研究团队长期致力于本领域的研究工作，目前承担LED光色品质研究领域唯一国家级研究课题：基于荟萃分析的光源颜色品质量化方法研究（国家自然科学基金面上项目），团队所提出的MCPI, CDM指标在量化光照颜色喜好与光照颜色分辨效果方面，经百余组国内外视觉实验案例（本领域最大视觉样本集）验证，优于领域现有全部30余种光品质指标，相关技术处于国际领先水准且技术壁垒坚固。 团队负责人刘强副教授为武汉大学图像传播与印刷包装研究中心副主任，颜色与图像研究所所长、兼任国际照明委员会CIE-JTC 16 (D1/D8)技术工作组委员，国际照明委员会CIE-RF03技术工作组委员（该技术委员会为国际照明委员会针对LED光色问题专门设立的国际联合研究组织），中国照明学会室内照明专业委员会委员，湖北省照明学会副秘书长等职，拥有丰富的光品质开发经验。

1.项目背景 该技术是在国家“863”项目研究的基础上展开的延伸应用开发，开发的白光LED用远程荧光材料可以有效地解决或改善白光LED存在的问题。远程荧光材料中的荧光粉远离芯片表面，即远离热源，减少现有封装工艺中荧光粉因长期受热导致光衰严重及其色偏移的问题；荧光粉均匀分布于高分子化合物基体中，避免荧光粉沉淀而引起的同一批次光源均匀性差的问题；在封装工艺中减掉了点胶和后续的补粉工艺，提高了产品的一致性和良品率，降低了产品的成本；采用集成封装光源模块，在成本上，与分立光源器件相比，集成封装光源模块在照明应用中可以节省器件封装成本、光引擎模组制作成本和二次配光成本。在相同功能的照明灯具系统中，总体可以降低10-20％左右的成本，这对于半导体照明的应用推广有着十分重大的意义。在性能上，通过合理地设计和预制透镜，集成封装光源模块可以有效地避免分立光源器件组合存在的点光、眩光等弊端，还可以通过加入适当的红色芯片组合，在不降低光源效率和寿命的前提下，有效地提高光源的显色性。在应用上，集成封装光源模块可以使照明灯具厂的安装生产更简单和方便。在生产上，现有的工艺技术和设备完全可以支持高良品率的集成封装光源模块的大规模制造。随着LED照明市场的拓展，灯具需求量在快速增长，完全可以根据不同灯具应用的需求，逐步形成系列集成封装光源模块主流产品，实现低成本、高品质的大规模生产。 2.关键技术 ①针对不同色温和不同显色指数产品，黄、红、绿等荧光粉的配粉技术； ②荧光粉在基体材料中的分散技术； ③远程荧光材料成型技术； ④远程荧光预制膜、透镜结构设计； ⑤芯片发射波长与远程荧光预制透镜匹配技术。 3.创新之处 ①根据芯片不同的发射波长，通过掺杂不同稀土材料调整荧光粉的激发峰值，提高荧光粉的量子效率； ②采用多色荧光粉混合，制成不同色温和显色指数的多色混合荧光粉； ③选择合适的荧光粉粒径及分散剂，使荧光粉在基体材料中均匀分散； ④设计远程荧光预制膜、透镜形状结构，提高出光效率、减少眩光； ⑤采用适合荧光粉及基材的加工工艺，保证荧光膜和透镜的透光率、均匀性达到优良品质； ⑥根据需要采用远程荧光技术制备不同色温、显指及光通量的荧光基板； ⑦采用远程荧光技术，使荧光粉远离芯片表面，减少光衰和色漂移； ⑧简化封装工艺流程，提高产品的颜色一致性和良品率，降低成本； ⑨将集成封装技术与远程荧光技术相结合，开发新型光源模组。

本专利发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种非碳电极、原料丰富、成本低、快速高效、自下而上的固态碳量子点的制备方法。碳量子点是一种新型碳纳米材料，具有原料丰富、性质稳定、毒性小、生物相容性好等诸多优势，在细胞成像、光电学、生化传感器等领域具有巨大的应用潜力。目前，已经有很多关于碳量子点方法制备的报道，主要分为自上而下和自下而上两大类，其中前者主要通过剥离技术从大尺寸的碳原材料剥落下碳纳米颗粒，包括激光剥离法、电弧放电法、电化学氧化法等，这一类方法操作简单、原料丰富，可大批量生产碳量子点，但一般需要较复杂的碳量子点分离纯化处理步骤；后者一般以有机分子（如：葡萄糖）为原材料，通过碳化的方式将这些分子转化为碳量子点，包括水热法、微波法等，这类方法合成的碳量子点形貌和尺寸容易控制、表面易修饰，但是一般需要选取合适的特定原料分子。而且，所有上述方法制备出的碳量子点一般为分散溶液的形式，与固态形式相比，溶液形式的碳量子点的储存和运输都不方便，为了得到固态碳量子点，一般需要冷冻干燥方式进行处理碳量子点溶液，这种处理方式耗时长，且需要专门的仪器设备。因此，探索一种兼具自上而下和自下而上两种方法优点、简单、高效地制备固体碳量子点的方法是非常有必要的。

采用我们的激光陶瓷制备技术，我们成功制备出高质量的Ce：YAG陶瓷荧光体，应用于白光LED照明领域，已获得130 lm/W的流明效率，显色指数达85，通过控制陶瓷荧光体的厚度和Ce离子掺杂浓度，可以方便的解决白光分档的难题。如图1、图2、图3所示分别为所制备Ce:YAG陶瓷的实物照片、吸收谱和发光性能测试时的照片。由于陶瓷荧光体的热导率远高于传统荧光粉与树脂的固化体，可显著改善热管理，这将彻底解决荧光粉因为温度上升引起热猝灭所导致的光衰和光色不稳等问题。该陶瓷荧光体不含任何有机物，可实现全无机封装，由于树脂等有机物高温老化所导致的发光体层发黑、变色甚至失效等问题将不复存在，这将显著延长白光LED的寿命和发光稳定性。通过采用高效率蓝光芯片，预计可进一步提高白光LED的流明效率。该技术路线与目前Philips Lumileds公司在其功率型白光LED方面所采取的技术方案类似（Lumiramic陶瓷荧光体技术）。相比而言，我们的陶瓷荧光体的制备技术具有制备更简便、成本更低、使用更灵活等优势。此外，该陶瓷荧光体也适用于远程荧光体的解决方案，与Intematix（英特美）公司现有的远程荧光体（树脂加荧光粉的固化体）相比，我们的陶瓷荧光体方案具有更高的光抽取效率和更均匀的发光性能，可望用于射灯、室内筒灯、舞台和广告牌装饰灯等对亮度要求较高的场合。陶瓷荧光体在高端功率型白光LED领域的应用才刚刚开始，随着白光LED照明的不断普及和应用领域对白光LED功率和效率需求的不断上升，其重要性已逐渐引起市场关注，预计将来3-5年，市场规模将有大幅度增长。

依托项目：吉林省科技计划重点项目：高显色性绿色固态照明材料与器件研制， 2008年7月- 2010年10月，项目负责人 主要成果：将稀土三基色红、蓝、绿（分别对应钼酸盐、铝酸盐、硅酸盐）荧光粉和该红色荧光粉按一定比例混合后涂抹在紫光LED（λ= 400 nm）管芯上所得到的白光LED器件，其白光色坐标为（x = 0.297, y = 0.36）。 成果优势：本发明则涉及一类新型过渡金属激活，并掺入适量的金属氧化物作为敏化剂Sn、 Pb共激活的钼酸盐红色发光材料（λ= 610 nm），这类红色发光材料具有发光效率高、稳定性高、显色性好、合成工艺简单等优点，是可用于紫光LED转换高显色性白光用途的高效发光材料。