По данным Международной торговой палаты, подделка — это очень крупный бизнес во всем мире, потери которого составляют 650 миллиардов долларов в год. Новые флуоресцентные чернила предоставляют производителям и потребителям инструмент аутентификации, который фальсификаторам будет очень сложно воспроизвести.Эти чернила, которые можно печатать на струйном принтере, невидимы при обычном освещении, но видны в ультрафиолетовом свете.
Чернила могут быть отпечатаны в виде штрих-кодов или QR-кодов на чем угодно, от банкнот и бутылок с виски до роскошных сумочек и дорогой косметики, обеспечивая подтверждение подлинности.Ключевым преимуществом является контроль над цветом чернил; чернила могут быть одноцветными или многоцветными градиентами.
Цвет чернил зависит от количества и взаимодействия трех различных молекул «ингредиентов», обеспечивая встроенный инструмент «молекулярного шифрования». (Один из ингредиентов — сахар.) Даже незначительное изменение состава чернил приводит к значительному изменению цвета.«Мы ввели уровень сложности, невиданный ранее в средствах борьбы с фальшивомонетчиками», — сказал сэр Фрейзер Стоддарт, старший автор исследования. «Наши чернила аналогичны запатентованным рецептурам безалкогольных напитков. Их вкус можно было бы приблизить, используя другие ингредиенты, но было бы невозможно точно сопоставить вкус без точного знания рецепта».Сэр Фрейзер является профессором химии в Попечительском совете колледжа искусств и наук Вайнберга.
«Довольно необычная взаимосвязь между составом чернил и их цветом делает их идеальными для приложений безопасности, где желательно хранить определенную информацию в зашифрованном виде или иметь фирменные товары с уникальными этикетками, которые можно легко аутентифицировать», — сказал Стоддарт.Если производитель контролирует «рецепт» или химический состав чернил, фальшивомонетчики сочтут практически невозможным реконструировать информацию о цвете, закодированную в напечатанных штрих-кодах, QR-кодах или товарных знаках.
Даже изобретатели красок не смогли бы реконструировать процесс без детального знания настроек шифрования.Подробная информация о флуоресцентных чернилах, которые изготавливаются из простых и недорогих химических веществ, будет опубликована 22 апреля в журнале Nature Communications.
Исследовательская группа Стоддарта во главе с Ксисен Хоу и Ченфэн Кэ случайно наткнулась на композицию чернил на водной основе. Серия тщательных последующих исследований раскрыла механизм уникального поведения чернил и привела ученых к предложению теории шифрования для защищенной печати.
Хоу, аспирант третьего курса, и Кэ, докторант, являются соавторами статьи.Исследователи разработали систему безопасности шифрования и аутентификации в сочетании с технологией струйной печати. В ходе исследования они продемонстрировали как монохромный штрих-код, так и QR-код, напечатанные на бумаге с помощью струйного принтера.
Информация, невидимая при естественном освещении, может быть прочитана на смартфоне в ультрафиолетовом свете.В качестве еще одной демонстрации технологии группа исследователей загрузила три химических компонента в струйный картридж и напечатала картину Винсента Ван Гога «Подсолнухи» с хорошим цветовым разрешением. Как и штрих-коды и QR-коды, распечатанное изображение видно только в ультрафиолетовом свете.
Чернила составлены путем смешивания простого сахара (циклодекстрина) и конкурентного связующего агента вместе с активным ингредиентом (молекулой, известной как гетероротаксан), флуоресцентный цвет которого изменяется по спектру от красного до желтого и зеленого, в зависимости от способа поступления компонентов. вместе. Можно легко определить бесконечное количество комбинаций.Хотя сам сахар бесцветен, он взаимодействует с другими компонентами чернил, избирательно инкапсулируя некоторые части, тем самым предотвращая прилипание молекул друг к другу и вызывая изменение цвета, которое трудно предсказать.
Эта характеристика представляет собой серьезную проблему для фальшивомонетчиков.Хоу и Кэ пытались предотвратить агрегацию флуорофора, окружая флуоресцентную молекулу другими кольцевыми молекулами, одной из которых является циклодекстрин.
Неожиданно они выделили соединение, которое является активным ингредиентом чернил. Они обнаружили, что необычное расположение соединения из трех колец, заключенных в ловушку вокруг флуоресцентного компонента, обеспечивает уникальное поведение агрегации, присущее чернилам, меняющим цвет.«Никогда не знаешь, что даст тебе мать-природа», — сказал Хоу. «Это было настоящим сюрпризом, когда мы впервые выделили основной компонент чернил в качестве неожиданного побочного продукта.
Соединение показывает красивую темно-красную флуоресценцию в УФ-свете, но когда мы растворяем его в большом количестве воды, флуоресцентный цвет становится зеленым. . В тот момент мы поняли, что открыли нечто совершенно уникальное ».Флуоресцентные цвета можно легко настроить, добавив растворенный в воде сахар. По мере добавления циклодекстрина флуоресцентный цвет меняется с красного на желтый, а затем на зеленый, давая широкий спектр красивых цветов.
Флуоресцентный цвет можно изменить, добавив другое соединение, которое удаляет циклодекстрин.Исследователи также обнаружили, что флуоресцентные чернила чувствительны к поверхности, на которую они нанесены. Например, смесь красок, которая отображается оранжевым цветом на стандартной копировальной бумаге, на газетной бумаге отображается зеленым цветом.
Это наблюдение означает, что этот тип флуоресцентных чернил можно использовать для идентификации различных видов бумаги.«Это умная технология, которая позволяет людям создавать свой собственный код безопасности, вручную устанавливая все критические параметры», — сказал Хоу. «Можно представить, что для кого-то было бы практически невозможно воспроизвести информацию, если бы он не знал точно все параметры».Исследователи также разработали механизм аутентификации для проверки защищенной информации, создаваемой флуоресцентными защитными чернилами. Простое протирание влажными салфетками для аутентификации поверх флуоресцентного изображения приводит к изменению его цвета под воздействием ультрафиолетового излучения.
«Поскольку процесс изменения цвета является динамичным, даже если фальшивомонетчики могут имитировать исходный флуоресцентный цвет, они не смогут воспроизвести процесс изменения цвета», — подчеркнул Кэ.
