자극 반응성 광학 변조가 가능한 포토닉 하이드로겔은 동적 암호화, 위조 방지, 지능형 디스플레이 기술을 위한 유망한 소재로서 관심이 커지고 있다. 그러나 단일 하이드로겔 시스템에서 다중양식(multimodal)이며 가역적인 광학 스위칭을 구현하는 것은 여전히 도전적이다. 본 연구에서는 용매 프로그래밍 가능한 폴리(비닐 알코올)/폴리아크릴아마이드(poly(vinyl alcohol)/polyacrylamide, PVA/PAAm) 하이드로겔을 적색 발광 탄소 닷(red-emissive carbon dots, CDs)으로 도핑하고, 소프트 리소그래피 기반 미세패터닝과 비용매 유도 상분리(nonsolvent-induced phase separation, NIPS)를 통합하여 투과도, 형광, 회절 거동에 대한 동적 제어를 가능하게 하는 시스템을 보고한다. 에탄올/물 혼합 용매에 노출되면 하이드로겔은 가역적인 미세상분리를 나타낸다. 이 현상은 세 가지 동시 효과를 유발한다. 즉, 향상된 빛 산란으로 인한 광학 투과도 감소, 용매 극성 효과와 산란 보조에 의한 여기 광의 구속(confinement)에 따른 형광 증폭, 그리고 미세구조 수축으로 유도되는 조절 가능한 회절(회절 피크 이동) 변화이다. 이 세 가지 상이한 광학 반응은 하나의 상분리 메커니즘에 의해 지배되며, 여러 용매 교환 주기에 걸쳐 완전히 가역적이고 반복 가능하다. 또한, 패턴화된 하이드로겔을 암호화 모티프로 통합하여 용매-프로그래머블 스마트 윈도우를 구축하였으며, 백색광, UV 여기, 그리고 사선(비정면) 조명 하에서 삼중(tr i modal) 해독이 가능하여, 상호 직교적(orthogonal)이고 가역적이며 단계적인 광학 판독을 제공한다. 본 연구는 재구성 가능한 표면 구조와 조절 가능한 빛-장(light–field) 상호작용을 갖는 다중양식 포토닉 하이드로겔을 구축하기 위한 단순하면서도 다용도 전략을 제시하며, 정보 암호화 및 프로그래머블 포토닉 소자 분야에서 반응성 광학 재료에 대한 기회를 제공한다.
*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.