Исследователи Нового физтеха Университета ИТМО разработали оптические нанометки для защиты от подделок. В основе меток лежат гибридные наноструктуры из золота и кремния, имеющие асимметричную грибовидную форму (кремниевая «ножка» и золотая «шляпка»). Ключевое преимущество разработки — их уникальные оптические свойства, проявляющиеся только при строго определенном угле падения света.
«Разработка была создана в результате многоэтапного процесса, с помощью методов литографии. В итоге получился массив наноструктур в виде «грибов»: кремниевая ножка и золотая шляпка. Мы начали воздействовать на структуры лазером при пороговой интенсивности излучения, при которой, собственно, только начинается сама модификация. И после модификации мы увидели, что, если в геометрии темнопольной микроскопии поставить сбоку поляризатор, то при его определенном положении цвет наноструктур будет меняться, модифицированные структуры становятся отличными от начальных. Хотя при другой поляризации они одинаковые, то есть цвет один и тот же. На основе этого эффекта, собственно, и сделана защитная метка», — объяснил корреспонденту «Научной России» первый автор исследования, младший научный сотрудник физического факультета ИТМО Павел Николаевич Кустов.
П.Н. Кустов
Свойства метки обусловлены эффектом бианизотропии, возникающим при взаимодействии света с гибридной структурой. Метка меняет цвет с желтого на зеленый исключительно при боковой подсветке под углом от 57 до 75 градусов. При любом другом угле наблюдения или подсветки эффект полностью отсутствует, что делает метку невидимой для подделывателей без знания точного угла.
«Так как это делается литографией, то процесс создания меток довольно трудоемкий. Он дорогостоящий, поэтому использовать его могут только компании, у которых есть такое оборудование и соответствующие технологии. Подделать такие метки невероятно сложно, в России литографов ограниченное количество. Сейчас технология разработана до уровня УГТ 2, и нужно испытывать ее на различных товарах, например, на микроэлектронике — наносить метки и проводить следующий технологический этап, опытно-конструкторский», — добавил П.Н. Кустов.
Проверка подлинности продукта с меткой возможна как визуально (при правильном угле подсветки), так и автоматически с помощью специального алгоритма компьютерного зрения, разработанного учеными ИТМО. Алгоритм оценивает изменение цвета метки, используя международный стандарт цветовосприятия CIEDE2000. Нанометки масштабируемы и применимы для защиты широкого спектра продукции микроэлектроники, включая оптические чипы и сенсоры. В качестве примера исследователи создали микроскопическое изображение человека и собаки, демонстрируя возможность нанесения произвольных рисунков.
Работа выполнена группой гибридных нанофотонных систем ИТМО совместно с исследователями Академического университета им. Ж.И. Алферова. Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Optical Materials. В дальнейшем ученые планируют исследовать возможность достижения аналогичного эффекта в более простых, однокомпонентных асимметричных наноструктурах.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO NEWS
