Onderzoekers hebben geavanceerde optische beveiligingsfuncties ontwikkeld die een tweedelig metamateriaalsysteem gebruiken om een ​​moeilijk te repliceren optisch fenomeen te creëren. Metamaterialen zijn zo ontworpen dat ze een eigenschap hebben die niet voorkomt in natuurlijk voorkomende materialen. De nieuwe beveiligingsfuncties kunnen een betere bescherming bieden tegen vervalsing van hoogwaardige producten of bankbiljetten en de codering van informatie verbeteren, zoals pincodes die fysiek naar ontvangers worden verzonden.

Optische beveiligingsfuncties worden tegenwoordig vaak gebruikt om de echtheid van valuta te verifiëren, identificatiekaarten en waardevolle producten zoals elektronica. Deze kenmerken omvatten hologrammen die van kleur veranderen bij verschillende kijkhoeken of patronen die alleen onder ultraviolet licht verschijnen. Beveiligingsfuncties met veel moeilijk te repliceren functies zijn het veiligst omdat ze moeilijk te reproduceren zijn.

"Een ideale optische beveiligingsfunctie moet moeilijk te kopiëren zijn door mensen zonder vergunning, gemakkelijk in massa te produceren, en gemakkelijk worden ondervraagd, "zei onderzoeksteamleider Gokhan Bakan van de Universiteit van Manchester in het VK. "Onze aanpak voldoet aan al deze vereisten en kan voor iedereen veiligere goederen- en informatietransacties bieden."

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Optica Letters , de onderzoekers beschrijven een systeem waarin twee dunne optische stukjes bij elkaar moeten worden geplaatst om een ​​metamateriaal te vormen dat een verborgen boodschap of QR-code onthult die met het blote oog leesbaar is. Hercodering wordt uitgevoerd door het bovenste gedeelte af te pellen, die geen informatie bevat, van het onderste gedeelte dat een bericht codeert.

Om gevoelige informatie zoals een creditcardpin te beschermen, een klant kan het bovenste deel van het echtheidskenmerk (de sleutel) van de bank krijgen op het moment van aanvraag. Wanneer de gecodeerde pin per post arriveert, gebruikt de klant de sleutel om de pin te onthullen. Als de afdruk met de versleutelde pincode wordt gestolen, het zou onmogelijk zijn om het te decoderen zonder de sleutel.

De geheime boodschap onthullen

De nieuwe tweedelige beveiligingskenmerken hebben een bodemgedeelte dat wordt gevormd door een dun isolatiemateriaal te coaten, of diëlektrisch, op een zilverfilm van ongeveer 120 nanometer dik. Dit onderste gedeelte is in wezen een spiegel omdat het het grootste deel van het binnenkomende licht reflecteert. Omdat de optische eigenschappen worden bepaald door de zilverfilm en niet worden beïnvloed door de dikte van de diëlektrische laag, kan een bericht op het diëlektricum worden verborgen door simpelweg meer diëlektricum toe te voegen in de vorm van het bericht.

Het bovenste deel van het veiligheidskenmerk is een transparant elastisch substraat bedekt met een metalen laag van ongeveer 10 nanometer dik. Dit deel, die als sleutel fungeert, bevat geen informatie en lijkt semi-transparant. Als de twee delen in elkaar worden gezet, met het dunne metaal op het bovenste gedeelte naar het onderste gedeelte gericht, het vormt een optische holte waarvan de eigenschappen, zoals oppervlaktekleur, sterk afhankelijk van de diëlektrische dikte. Dus, als de twee stukken bij elkaar worden geplaatst, een sterk kleurcontrast verschijnt en onthult de verborgen boodschap, die met het blote oog leesbaar is. De aanpak kan worden gebruikt om sleutels te maken die specifiek zijn voor elk bericht of om een ​​hoofdsleutel te maken die voor elk bericht zou werken.

"Als de twee delen van het beveiligingskenmerk aan elkaar zijn geplakt, het creëert een optisch fenomeen dat bekend staat als het plasmonics-versterkte optische holte-effect, ", zei Bakan. "Hoewel dit effect vaak wordt gebruikt voor een verscheidenheid aan toepassingen, zoals optische filters, we hebben de optische holte op unieke wijze in tweeën gescheiden, waardoor informatie in één deel kan worden verborgen op een manier die alleen met de juiste sleutel kan worden onthuld."

Flexibele beveiliging

De onderzoekers demonstreerden hun nieuwe aanpak door QR-codes te coderen op zowel harde ondergronden als flexibele ondergronden die op bijna elk oppervlak kunnen worden gebruikt. inclusief bankbiljetten. De QR-codes waren onzichtbaar voor het blote oog totdat een plakpleister van het transparante elastische substraat werd aangebracht. Ze gebruikten de aanpak ook om verschillende patronen en woorden te coderen.

Hoewel de onderzoekers een toepassing hebben aangetoond die specifiek is voor optische beveiliging, de benadering zou ook kunnen worden gebruikt voor optische detectie voor chemische of biologische toepassingen. Bijvoorbeeld, als bepaalde eiwitten aan een dunne film vastzitten, het modulaire metamateriaal kon een uitlezing produceren die zichtbaar was voor het blote oog of leesbaar voor een camera.

De onderzoekers zijn van plan het nieuwe optische beveiligingskenmerk verder te ontwikkelen door het te gebruiken bij andere optische fenomenen. Ze willen de technologie ook communiceren met ontwikkelaars van beveiligingstags en banken, zodat de technologie kan worden getest en ontwikkeld voor toepassingen in de echte wereld.

"Ons onderzoek toont aan dat het omzetten van statische optische functies naar modulaire functies volledig nieuwe toepassingen kan openen, " zei Bakan. "Dit biedt een nieuw perspectief dat wetenschappers zouden kunnen gebruiken om andere gevestigde optische methoden uit te breiden."