[发明专利]一种基于偏振拉曼光谱编码的纳米条码智能标签

说明书

本发明提供一种基于偏振拉曼光谱的纳米条码智能标签，该智能标签包括：基材和设置于基材上的可偏振拉曼光谱编码的纳米颗粒编码层，可偏振拉曼光谱编码的纳米颗粒编码层为包括若干种具有不同拉曼特征峰的纳米材料的混合层，在不同的偏振检测状态下，拉曼特征峰能够呈现出与非偏振检测状态下完全不同的、有别于传统拉曼峰位的编码特征，实现多重编码的光谱特性。本发明的智能标签在使用时，采用相应的纳米条码检测系统，对加有这种编码纳米颗粒的商品标签进行检测，由此获得其编码信息。

技术领域

本发明属于光谱信息编码领域，具体为一种基于偏振拉曼光谱的纳米条码标签。

背景技术

在过去的几年里，随着纳米技术的快速发展，在不同的领域使用微型条码和纳米条码已经引起了人们的广泛关注。纳米条码通常有两种制作方法，一种是微粒子组合成编码模块，大多数的编码解译是通过模式识别方式来完成的，所以它被称为是“图解法”，这种纳米条码比较常见的有剪裁粒子的形状和大小从而产生不同的编码。另外一种是微粒子负载编码成分，其编码成分为具有可识别特性的分子或者纳米粒子。材料光谱具有特定形状、确定的峰位和半宽以及很好的灵敏度，所以迄今为止，这种编码目前研究最多的要属于光谱编码，其中以荧光光谱编码和拉曼光谱编码最为常见。

传统染料分子的荧光发射带谱峰的半高宽FWHM(full width at half maximum)值为50-200nm。同时，在可见区域(400-800nm)内，仅仅能够通过4-6个不同的具有合适光谱交迭的荧光染料来调节。半导体纳米晶体在它们的荧光发射区域内，可以出现10-20nm更小的FWHM值。因此，10-12种不同的纳米晶体可以应用于相同的检测窗口。拉曼散射带进一步减少了FWHM值，为荧光发射峰的十分之一甚至更小。因此，从理论上来说，制作更多的编码是可行的。比如一般拉曼光谱仪可检测的范围是40-4000cm^-1，而一般纳米晶体材料的拉曼光谱信号的半高宽小于10cm^-1，检测窗口可检测的成分数量理论上为几百个。

虽然迄今为止，光谱编码方法已经逐渐成熟，相关研究也已有专利申请，比如中国发明专利CN1445712A一种高容量信息编码与解码方法；CN1987898A利用物质特征的数字化编码方法、数字化编码特征物质组合物及其制备方法等。国外也在某些领域(药物检测)初步实现了商业化，但目前纳米材料的光谱编码，尤其是纳米材料的拉曼光谱编码方法仍比较初步。例如中国专利201310089733.2公开了一种基于拉曼光谱的纳米条码智能标签及其识别方法，只仅仅简单地考虑拉曼峰的存在与否，不探究拉曼峰特征与结构和性能的联系，因此缺少拉曼光谱编码的信息容量及多重防伪功能。研究基于纳米材料特有的光电特性，并将其特性应用于纳米条码智能标签中，可以突破传统光谱编码限制，增加信息容量，实现光谱编码的调控和多重编码，从而可以拓展纳米条码的安全性、保密性和信息容量，由此获得更多的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于偏振拉曼光谱的纳米条码智能标签及其编码方法。使用少量的纳米颗粒构成编码载体，存储信息，同时还能根据纳米条码在不同偏振检测状态下拉曼光谱的变化进行二重编码，实现多重防伪和存储更多信息内容。

为达成上述目的，本发明提出一种基于偏振拉曼光谱的纳米条码智能标签，包括：基材和设置于基材上的可偏振拉曼光谱编码的纳米颗粒编码层，该纳米材料编码层的编码载体由一组不同偏振检测状态下其部分或全部拉曼特征峰状态能够呈现明显偏振特性的纳米材料混合组成。

较佳的，不同偏振检测状态下其部分或全部拉曼特征峰状态能够呈现明显偏振特性是指编码的纳米材料在非偏振(或偏振)光激发和不同偏振检测状态下，其部分或全部拉曼特征峰在特定位置的峰存在状态、峰位移动状态、峰强变化状态、峰半高宽变化状态呈现明显变化。

本发明还提供了一种基于偏振拉曼光谱编码的纳米条码编码方法，根据特定纳米材料在不同偏振检测状态下，其偏振拉曼光谱在特定位置的峰存在状态、峰位移动状态、峰强变化状态、峰半高宽变化状态呈现明显变化，收集这些变化信息，并利用其中的一种或者多种变化信息进行编码。