Forskare utvecklade en tvådelad säkerhetsfunktion som möjliggör dynamisk och reversibel dekryptering. Figuren illustrerar ett krypterat stjärnmönster som genereras genom att höja den dielektriska SiO 2 lager med 10 nm. Stjärnmönstret avslöjas när en tunn metallbelagd elastomer (PDMS) lapp appliceras. Stjärnan är 1 cm bred. Kredit: Gokhan Bakan, University of Manchester
Forskare har utvecklat avancerade optiska säkerhetsfunktioner som använder ett tvådelat metamaterialsystem för att skapa ett svårt att replikera optiskt fenomen. Metamaterial är konstruerade för att ha en egenskap som inte finns i naturligt förekommande material. De nya säkerhetsfunktionerna skulle kunna erbjuda ett förbättrat förfalskningsskydd för högvärdiga produkter eller sedlar och förbättra kryptering av information såsom pin-nummer som skickas fysiskt till mottagare.
Optiska säkerhetsfunktioner används ofta idag för att verifiera äktheten av valuta, id-kort och värdefulla produkter som elektronik. Dessa funktioner inkluderar hologram som ändrar färg vid olika betraktningsvinklar eller mönster som endast visas under ultraviolett ljus. Säkerhetsfunktioner med många svåra att replikera funktioner är de säkraste eftersom de är svåra att reproducera.
"En idealisk optisk säkerhetsfunktion måste vara svår att kopiera av olicensierade personer, lätt att tillverka i massa, och förhöras bekvämt, " sa forskargruppsledare Gokhan Bakan från University of Manchester i Storbritannien. "Vårt tillvägagångssätt uppfyller alla dessa krav och kan erbjuda säkrare varor och informationstransaktioner för alla."
I tidskriften The Optical Society (OSA). Optik bokstäver , forskarna beskriver ett system där två tunna optiska bitar måste placeras tillsammans för att bilda ett metamaterial som avslöjar ett dolt meddelande eller QR-kod som är läsbar för blotta ögat. Omkryptering utförs genom att skala av den övre delen, som inte innehåller någon information, från den nedre delen som kodar ett meddelande.
För att skydda känslig information som en kreditkortsnål, en kund kan få den översta delen av säkerhetsfunktionen (nyckeln) från banken vid ansökningstillfället. När den krypterade stiftet kommer med posten skulle kunden använda nyckeln för att avslöja stiftet. Om utskriften med den krypterade PIN-koden blir stulen, det skulle vara omöjligt att dekryptera den utan nyckeln.
Avslöjar det hemliga meddelandet
De nya tvådelade säkerhetsdetaljerna har en bottendel som bildas genom att belägga ett tunt isolerande material, eller dielektrisk, på en silverfilm som är cirka 120 nanometer tjock. Denna bottendel är i huvudsak en spegel genom att den reflekterar det mesta av det inkommande ljuset. Eftersom dess optiska egenskaper definieras av silverfilmen och inte påverkas av det dielektriska lagrets tjocklek kan ett meddelande döljas på dielektrikumet genom att helt enkelt lägga till mer dielektrikum i formen av meddelandet.
Forskarna använde sitt tvådelade tillvägagångssätt för att skapa optiska säkerhetsfunktioner för att dölja (a) och avslöja (b) en mängd olika mönster inklusive ett QR-kodmönster (c). De visade också användningen av plast (d) och (e-f) aluminiumfolie (e-f) som flexibla substrat. Olika färger kan genereras (g-h) genom att ändra den dielektriska tjockleken. Skalstänger är 1 cm. Kredit: Gokhan Bakan, University of Manchester
Den övre delen av säkerhetsdetaljen är ett transparent elastiskt substrat belagt med ett metallskikt som är cirka 10 nanometer tjockt. Den här delen, som fungerar som en nyckel, innehåller ingen information och verkar halvtransparent. När de två delarna sätts ihop, med den tunna metallen på den övre delen vänd mot den nedre delen, den bildar en optisk kavitet vars egenskaper, som ytfärg, starkt beroende av den dielektriska tjockleken. Således, när de två delarna placeras tillsammans, en skarp färgkontrast visas och avslöjar det dolda budskapet, som är läsbar för blotta ögat. Tillvägagångssättet kan användas för att skapa nycklar som är specifika för varje meddelande eller för att göra en huvudnyckel som skulle fungera för alla meddelanden.
"När de två delarna av säkerhetsfunktionen sitter ihop, det skapar ett optiskt fenomen som kallas den plasmonics-förstärkta optiska kavitetseffekten, ", sa Bakan. "Även om denna effekt vanligtvis används för en mängd olika applikationer som optiska filter, vi separerade unikt den optiska kaviteten i två, tillåter information att döljas i en del på ett sätt som bara kan avslöjas med rätt nyckel."
Flexibel säkerhet
Forskarna visade sitt nya tillvägagångssätt genom att koda QR-koder på styva substrat såväl som flexibla substrat som kunde användas på nästan vilken yta som helst, inklusive sedlar. QR-koderna var osynliga för blotta ögat tills en självhäftande lapp gjord av det transparenta elastiska substratet applicerades. De använde också metoden för att koda olika mönster och ord.
Även om forskarna visade en tillämpning som är specifik för optisk säkerhet, metoden skulle också kunna användas för optisk avkänning för kemiska eller biologiska tillämpningar. Till exempel, om vissa proteiner fäster på en tunn film, det modulära metamaterialet kunde producera en utläsning som var synlig för blotta ögat eller läsbar för en kamera.
Forskarna planerar att vidareutveckla den nya optiska säkerhetsfunktionen genom att använda den med andra optiska fenomen. De vill också kommunicera tekniken med utvecklare av säkerhetstaggar och banker så att tekniken kan testas och utvecklas för verkliga tillämpningar.
"Vår forskning visar att omvandling av statiska optiska funktioner till modulära kan öppna upp helt nya applikationer, ", sa Bakan. "Detta erbjuder ett nytt perspektiv som forskare kan använda för att utöka andra etablerade optiska metoder."
