I ricercatori hanno sviluppato un modo per utilizzare stampanti a getto d'inchiostro commerciali e inchiostro prontamente disponibile per stampare immagini nascoste che sono visibili solo quando illuminate con onde opportunamente polarizzate nella regione dei terahertz dello spettro elettromagnetico. Il metodo poco costoso potrebbe essere utilizzato come un tipo di inchiostro invisibile per nascondere informazioni in immagini dall'aspetto altrimenti normale, che consente di distinguere tra articoli autentici e contraffatti, Per esempio.

"Abbiamo usato inchiostro argento e carbone per stampare un'immagine composta da piccole aste lunghe circa un millimetro e larghe un paio di centinaia di micron, ", ha detto Ajay Nahata dell'Università dello Utah, capo del gruppo di ricerca. "Abbiamo scoperto che cambiando la frazione di argento e carbonio in ogni canna cambia solo leggermente la conduttività in ogni canna, ma visivamente, non puoi vedere questa modifica Il passaggio della radiazione terahertz alla corretta frequenza e polarizzazione attraverso l'array consente l'estrazione di informazioni codificate nella conduttività".

Nella rivista The Optical Society per la ricerca ad alto impatto, ottica , i ricercatori hanno dimostrato il loro nuovo metodo per nascondere le informazioni sull'immagine in una serie di barre stampate che sembrano tutte quasi identiche. Hanno usato la tecnica per nascondere i codici QR sia in scala di grigi che a 64 colori, e persino incorporato due codici QR in una singola immagine, con ogni codice visualizzabile utilizzando una diversa polarizzazione. Ad occhio nudo le immagini sembrano una serie di linee identiche, ma se visto con radiazioni terahertz, l'immagine del codice QR incorporato diventa evidente.

"Il nostro metodo molto facile da usare può stampare modelli complessi di barre con conduttività variabile, " ha detto Nahata. "Questo non può essere fatto facilmente anche utilizzando un impianto di nanofabbricazione multimilionario. Un ulteriore vantaggio della nostra tecnica è che può essere eseguita in modo molto economico".

Metamateriali di stampa

La nuova tecnica consente la stampa di diverse forme che formano un tipo di metamateriale:materiali sintetici che presentano proprietà che di solito non esistono in natura. Sebbene ci sia un grande interesse nella manipolazione dei metamateriali per controllare meglio la propagazione della luce, la maggior parte delle tecniche richiede costose apparecchiature di litografia presenti negli impianti di nanofabbricazione per modellare il materiale in modo da produrre le proprietà desiderate.

Nahata e i suoi colleghi hanno precedentemente sviluppato un metodo semplice per utilizzare una stampante a getto d'inchiostro standard per applicare inchiostri realizzati con argento e carbonio, che possono essere acquistati nei negozi specializzati online. Volevano vedere se la loro tecnica di stampa a getto d'inchiostro poteva creare varie conducibilità, un parametro che è tipicamente difficile da modificare perché richiede di cambiare il tipo di metallo applicato in ogni posizione spaziale. Fare ciò usando la litografia standard richiederebbe tempo e denaro perché ogni metallo dovrebbe essere applicato in un processo separato.

"Mentre stavamo stampando queste aste abbiamo visto che, in molti casi, non siamo riusciti a distinguere visivamente la differenza tra le diverse conduttività, " ha detto Nahata. "Ciò ha portato all'idea di usarlo per codificare un'immagine senza la necessità di approcci di crittografia standard".

Creazione di immagini nascoste

Per vedere se potevano usare il metodo per codificare le informazioni, i ricercatori hanno stampato tre tipi di codici QR, ciascuno 72 per 72 pixel. Per un codice QR hanno usato matrici di barre per creare nove diverse conduttività, ogni codifica per un livello di grigio. Quando hanno visualizzato questo codice QR con un'illuminazione terahertz, solo il 2,7 percento delle aste ha dato valori diversi da quanto progettato. I ricercatori hanno anche utilizzato barre stampate in una formazione incrociata per creare due codici QR separati che potrebbero essere letti ciascuno con una diversa polarizzazione della radiazione terahertz.

Il team ha quindi creato un codice QR a colori utilizzando barre non sovrapposte di tre diverse lunghezze per creare ciascun pixel. Ogni pixel nell'immagine conteneva lo stesso modello di barre ma variava nella conduttività. Disponendo le aste in modo da ridurre al minimo gli errori, i ricercatori hanno creato tre codici QR sovrapposti corrispondenti ai canali di colore RGB. Poiché ogni pixel conteneva quattro diverse conduttività che potevano corrispondere ciascuna a un colore, nell'immagine finale è stato osservato un totale di 64 colori. I ricercatori hanno affermato che probabilmente potrebbero ottenere anche più di 64 colori con miglioramenti nel processo di stampa.

"Abbiamo creato la capacità di fabbricare strutture che possono avere celle adiacenti, o pixel, con conducibilità molto diverse e dimostrato che la conducibilità può essere letta con alta fedeltà, " ha detto Nahata. "Ciò significa che quando stampiamo un codice QR, vediamo il codice QR e non alcuna sfocatura o sanguinamento dei colori."

Con le stampanti molto economiche (meno di $ 60) utilizzate nella carta, la tecnica può produrre immagini con una risoluzione di circa 100 micron. Con stampanti un po' più costose ma ancora disponibili in commercio, Dovrebbe essere possibile ottenere una risoluzione di 20 micron. Sebbene i ricercatori abbiano utilizzato codici QR relativamente semplici e piccoli, la tecnica potrebbe essere utilizzata per incorporare informazioni in immagini più complesse e dettagliate utilizzando una tela più grande.

Il team di Nahata ha utilizzato radiazioni terahertz per leggere le informazioni codificate perché le lunghezze d'onda in questa regione sono più adatte per l'imaging della risoluzione disponibile dalle stampanti a getto d'inchiostro commerciali. I ricercatori stanno ora lavorando per espandere la loro tecnica in modo che le immagini possano essere interrogate con visibili, piuttosto che terahertz, lunghezze d'onda. Questo impegnativo sforzo richiederà ai ricercatori di costruire nuove stampanti in grado di produrre barre più piccole per formare immagini con risoluzioni più elevate.

I ricercatori stanno anche esplorando la possibilità di sviluppare funzionalità aggiuntive che potrebbero rendere le informazioni incorporate ancora più sicure. Per esempio, potrebbero produrre inchiostri che potrebbero dover essere riscaldati o esposti alla luce di una certa lunghezza d'onda prima che le informazioni siano visibili utilizzando la radiazione terahertz appropriata.