 Ученые Северо-Западного университета изобрели сложные флуоресцентные чернила, который однажды могут быть использованы в качестве разноцветных штрих-кодов для потребителей, чтобы аутентифицировать продукты, которые часто являются поддельными. Стоит лишь снять фотографию с вашего смартфона, и он скажет вам, является ли предмет подлинным или нет.
Подделка является очень большим бизнесом во всем мире. Наносимый ущерб оценивается в 650 миллиардов долларов в год в глобальном масштабе, в соответствии с Международной торговой палатой. Новые флуоресцентные краски дают производителям и потребителям инструмент аутентификации, который будет очень сложным для репликации фальшивомонетчикам.
Эти чернила, которые могут быть напечатаны с помощью струйного принтера, невидимы при обычном свете, но видны в ультрафиолетовом свете. Чернила могут быть штампованы в виде штрих-кодов или QR-коды на таких вещах, как банкноты, спиртные напитки, элитные сумки и дорогая косметика, обеспечивая доказательство подлинности.
Ключевым преимуществом является контроль над цветом чернил; чернила могут быть сделаны в одиночном цвете или разноцветных градиентах. Цвет чернила зависит от суммы и взаимодействия трех различных «ингредиентов» молекул, обеспечивающих встроенный инструмент «молекулярного шифрования». (Один из ингредиентов - сахар). Даже крошечное изменение в составе чернил приводит к значительному изменению цвета.
Исследователи ввели уровень сложности, не виданные ранее в инструментах для борьбы с фальсификаторами. Их краски похожи на собственные рецептуры безалкогольных напитков. Можно приблизить их вкус, используя другие ингредиенты, но было бы невозможно, точно соответствовать вкусу без точного знания рецепта. Необычные отношения между составом красок и их цветом делает их идеальными для приложений безопасности, где желательно, чтобы определенная информация шифровалась или имела совершенные предметы с уникальными метками, которые могут быть легко идентифицированы.
При контроле производителями химического состава чернил, фальшивомонетчикам будет практически невозможно перепроектировать цветовую информацию, закодированную в печатных штрих-кодах, QR-кодах и торговых марок. Даже изобретатели красок не смогут перепроектировать процесс без детального знания параметров шифрования.
Исследовательская группа натолкнулась на чернила композита на водной основе по счастливой случайности. Ряд строгих последующих исследований позволил разгадать механизм уникального поведения чернил и побудил ученых предложить теорию шифрования для защищенной печати.
Исследователи разработали систему шифрования и аутентификации безопасности в сочетании с технологией струйной печати. В исследовании они продемонстрировали, как монохромный штрих-код и QR-код печатаются на бумаге из струйного принтера. Информация, невидимая при естественном освещении, может быть прочитана на смартфоне под ультрафиолетовым светом.
В качестве другой демонстрации технологии, исследовательская группа загрузида три химических компонентов в струйном картридже и распечатала живопись Винсента Ван Гога «Подсолнухи» с хорошим разрешением цвета. Как штрих-коды и QR-коды, печатаемое изображение видно только в ультрафиолетовом свете.
Чернила формулируются при смешивании простого сахара (циклодекстрина) и конкурентного связывающего агента вместе с активным ингредиентом (молекулой, известной как гетероротаксан), флуоресцентные цвета которого изменяется вдоль спектра от красного через желтый до зеленого, в зависимости от того, как компоненты приходят вместе. Может быть определено бесконечное число комбинаций.
Хотя сам сахар бесцветен, он взаимодействует с другими компонентами краски, инкапсулируя выборочно некоторые части, таким образом предотвращая молекулы от прилипания друг к другу и вызывая изменение цвета, которое трудно предсказать. Эта характеристика представляет огромную проблему для фальшивомонетчиков.
Ученые пытались предотвратить агрегацию флуорофора, окружив флуоресцентную молекулу другими кольцевыми молекулами, одной из которых был циклодекстрин. Неожиданно они изолированы соединение, которое является активным ингредиентом из чернил. Они обнаружили, что соединение необычно расположение трех колец вокруг захваченных флуоресцентного компонента дает уникальную поведение агрегирования, что находится позади изменения цвета чернил.
Это был настоящий сюрприз, когда исследователи впервые выделили основной компонент чернил в качестве неожиданного побочного продукта. Соединение показывает темно-красную флуоресценцию в УФ-свете, но, когда они растворили его в больших количествах воды, флуоресцентный цвет получился зеленым. В этот момент они поняли, что обнаружили что-то совершенно уникальное.
Флуоресцентные цвета могут быть легко настроены посредством добавления сахара в воду. По мере того, как добавляется больше циклодекстрина, флуоресцентные цвета меняются от красного до желтого, а затем зеленого, показывая широкий спектр красивых цветов. Флуоресцентные цвета может быть отменены посредством добавления еще одного состава, который удаляет циклодекстрин.
Исследователи также обнаружили, что флуоресцентные чернила чувствительны к поверхности, на которую они наносятся. Например, чернильная смесь, которая выглядит как апельсин на стандартной бумаги, выглядит как зеленая на газетной бумаге. Это наблюдение означает, что подобный тип люминесцентной краски может быть использован для идентификации различных документов. Эта умная технология позволит пользователям создавать свой собственный код безопасности и вручную установить все критические параметры. Можно себе представить, что было бы практически невозможно злоумышленникам воспроизвести информацию, если они точно не знают все параметры».
Исследователи также разработали механизм аутентификации для проверки защищенной информации, произведенной флуоресцентными красками безопасности. Посредством простого протирания некоторыми влажными салфетками аутентификации на верхней части флуоресцентного изображения вызывает изменение его цвета под УФ-светом. Так как процесс изменения цвета является динамичным, даже если фальшивомонетчики смогут имитировать первоначальную флуоресцентный цвет, им будет невозможно воспроизвести процесс изменения цвета.
|
