大家好！现在信息安全超重要，咱生活里好多地方都得加密，像转账、登录账号啥的。以前人们用糖浆写密信，现在有荧光分子加密。但这些传统加密方法容易被破解，就像用不同光源一照，信息可能就泄露了。今天就带大家看一种超酷的4D变形水凝胶加密技术，绝对让你眼前一亮！
*本文只做阅读笔记分享*
一、灵感来源：手语与材料的碰撞
大家都知道手语吧，用手和手指的动作传递信息，外人很难看懂，超神秘！
受这启发，科学家们就想用会变形的材料来加密。
之前也有形状记忆聚合物这些材料，但它们只能变成一种预设的形状，和手语比起来，信息容量小太多啦。
所以，科学家们就研究出了能多重变形的水凝胶，让加密更厉害！
二、水凝胶揭秘：合成与变形原理
这种神奇的水凝胶叫P(NIPAm-co-Tpy)水凝胶。
它是用N-异丙基丙烯酰胺、含三联吡啶的丙烯酸酯和N,N-亚甲基双丙烯酰胺合成的。就像搭积木一样，这些“积木”搭在一起，让水凝胶有了特别的性质。
它变形的原理超有趣！
比如，在水凝胶上用浸了Fe³⁺的滤纸处理，Fe³⁺会扩散并和水凝胶里的基团结合，让水凝胶收缩，产生溶胀应力，就像给它一个“推力”，让它弯曲（正向变形）。
而且，通过控制合成参数，像BIS的含量、聚合时间这些，还能改变它的变形方向，有时候溶胀应力占主导，有时候弹性恢复应力占主导，这样就能实现正向或负向变形啦！
三、荧光特性：多彩的加密密码
这水凝胶不仅会变形，还会“发光魔法”！
它里面的三联吡啶基团能和镧系金属离子（像Eu³⁺、Tb³⁺）发生能量转移，在紫外光下发出红、绿等荧光。
用不同离子处理，就能得到不同颜色的荧光，还能做出超酷的荧光图案。
而且，Fe³⁺能让荧光熄灭，这在加密里可太有用啦！
四、加密应用：多重保障的信息锁
水凝胶在加密上用处可大啦！
把字母信息印在水凝胶上，经过编程和加热，水凝胶会变成特定形状，像螺旋或扁平状，和预设形状对比，就能验证信息对不对。
还有更厉害的，把热引发和光引发聚合结合起来，有字符和形状变化两个加密通道。
比如，在复合水凝胶上编码“RETURN”，解密得先照紫外线，再加热，少一步都不行，大大提高了安全性。
甚至能用形状变化当独立信息通道，给不同形状赋予逻辑代码，像螺旋代表“1”，扁平代表“0”，这样就能解码出加密字母，是不是超牛！
五、总结展望：加密新时代
总的来说，这种4D变形水凝胶太厉害啦，结合了光学和几何形状两个加密通道。和以前的加密方法比，信息容量更大，安全性更高。
不过呢，它也有小缺点，像离子打印操作不太好控制，分辨率也有限。但这也给科学家们指明了方向，以后肯定能研究出更厉害的加密技术！
六、一起来做做题吧
1、以下哪种不是传统的信息加密方式？（ ）
A. 用糖浆写密信
B. 使用荧光分子加密
C. 利用 4D 变形水凝胶加密
D. 用特殊墨水书写隐形文字
2、合成 P (NIPAm - co - Tpy) 水凝胶时，作为永久交联剂的是（ ）
A. N - 异丙基丙烯酰胺
B. 含三联吡啶的丙烯酸酯
C. N, N - 亚甲基双丙烯酰胺
D. 过硫酸铵
3、P (NIPAm - co - Tpy) 水凝胶与以下哪种离子作用能产生荧光？（ ）
A. Fe³⁺
B. Eu³⁺
C. K⁺
D. Na⁺
4、在复合水凝胶的双重加密中，需要进行的解密步骤是（ ）
A. 仅加热
B. 仅照紫外线
C. 先加热后照紫外线
D. 先照紫外线后加热
参考文献：
Wen, X., et al. Multi-mode geometrically gated encryption with 4D morphing hydrogel. Nat Commun 16, 2830 (2025).
