供稿\化學系 廖尉斯 教授

相異於一般常見的數位與電腦加密概念，化學加密是一種利用分子特性來針對資訊加以控制隱藏的方法。較常見的化學加密步驟包括利用分子的光、溫度、磁性、電性等性質，來設計選擇性的訊息鎖解碼。這類的設計較常遇到的問題是特定分子的合成、眾多的電腦資源需求、複雜的調控步驟，以及受限的操作環境。近日，本院化學系廖尉斯教授與所指導的陳嘉萱同學發表了一項新的化學操控技術，可依據使用者現場需求，即時地觸發特定之化學反應，並將其應用在兼具人工與數位的雙效化學加密晶片設計。

這項技術的設計理念架構在使用簡便可得之紙質基材，於此平台上進行連續性的化學合成與純化分離步驟。團隊利用此概念展示了可在其上驅動包括一步化學反應、接續式化學合成，以及根據物種極性所進行的成分移動操控。一些重要的化學合成步驟也可以在此平台上被執行，比如縮合化學反應、烯烴合成反應，與點擊化學反應等。特別值得一提的是，在這種平台上所操作的反應可透過化學物種的物理特性，操控其在空間上的移動行為，因而可再結合紙質基材所擁有之可折疊與易堆疊特性，創造出在三維空間上可被限制的化學反應區間。根據這樣的概念，我們可將化學反應成功地在特定之裝置區間誘發，並進而驅使化合物在立體空間位置上選擇性移動，對所發生的反應模式進行操控。

團隊利用這樣的構想成功展示了在三維空間上進行化學反應操控的能力，並結合點擊化學反應與多層紙平台之堆摺疊操作，輔以可見光暨螢光的光學性質，實現了包括任意圖樣文字描繪、多重色彩疊加，以及數字編解碼等運用化學反應呈現之肉眼可視訊號。同時藉由立體的裝置設計、圖形拆解重組、色彩複印，與巧妙的密碼編排，成功建構出可同時進行人工確認，並擁有數位加密功能的化學密件。此設計並可與手機應用程式連結，進行線上解碼認證。這項嶄新的化學操控設計，實踐了即時原位的加密設計構想，並開拓未來加密元件構思的新視野。而此處所提出的跨介面化學反應誘發模式，亦提供迥異於傳統化學操作的新思維，開創了特殊化學介面操控的新契機。

研究成果已於2024年4月22日發表於JACS Au並獲選為封面：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.4c00062

圖一、可即時與現地使用之化學加密反應器設計圖。