I ricercatori hanno sviluppato una funzione di sicurezza in due parti che consente la decrittazione dinamica e reversibile. La figura illustra un motivo a stella crittografato generato sollevando il dielettrico SiO 2 strato di 10 nm. Il motivo a stella viene rivelato quando viene applicato un cerotto elastomerico con rivestimento in metallo sottile (PDMS). La stella è larga 1 cm. Credito: Gokhan Bakan, Università di Manchester
I ricercatori hanno sviluppato funzionalità di sicurezza ottica avanzate che utilizzano un sistema di metamateriali in due pezzi per creare un fenomeno ottico difficile da replicare. I metamateriali sono progettati per avere una proprietà che non si trova nei materiali naturali. Le nuove funzionalità di sicurezza potrebbero offrire una migliore protezione dalla contraffazione per prodotti o banconote di alto valore e migliorare la crittografia di informazioni come i numeri pin che vengono inviati fisicamente ai destinatari.
Le funzioni di sicurezza ottica sono spesso utilizzate oggi per verificare l'autenticità della valuta, carte d'identità e prodotti di valore come l'elettronica. Queste caratteristiche includono ologrammi che cambiano colore a diversi angoli di visualizzazione o modelli che appaiono solo sotto la luce ultravioletta. Le funzionalità di sicurezza con molte funzionalità difficili da replicare sono le più sicure perché difficili da riprodurre.
"Una funzione di sicurezza ottica ideale deve essere difficile da copiare da persone senza licenza, facile da produrre in serie, ed essere interrogato convenientemente, " ha affermato il leader del gruppo di ricerca Gokhan Bakan dell'Università di Manchester nel Regno Unito. "Il nostro approccio soddisfa tutti questi requisiti e potrebbe offrire transazioni di beni e informazioni più sicure per tutti".
Nella rivista The Optical Society (OSA) Lettere di ottica , i ricercatori descrivono un sistema in cui due sottili pezzi ottici devono essere messi insieme per formare un metamateriale che rivela un messaggio nascosto o un codice QR leggibile ad occhio nudo. La nuova crittografia viene eseguita staccando la parte superiore, che non contiene informazioni, dalla parte inferiore che codifica un messaggio.
Per proteggere le informazioni sensibili come il PIN di una carta di credito, un cliente potrebbe ottenere la parte superiore della caratteristica di sicurezza (la chiave) dalla banca al momento della richiesta. Quando il pin crittografato arriva per posta, il cliente utilizzerà la chiave per rivelare il pin. Se la stampa con il codice PIN crittografato viene rubata, sarebbe impossibile decifrarlo senza la chiave.
Rivelare il messaggio segreto
Le nuove caratteristiche di sicurezza in due parti hanno una parte inferiore formata dal rivestimento di un sottile materiale isolante, o dielettrico, su un film d'argento di circa 120 nanometri di spessore. Questa parte inferiore è essenzialmente uno specchio in quanto riflette la maggior parte della luce in entrata. Poiché le sue proprietà ottiche sono definite dal film d'argento e non sono influenzate dallo spessore dello strato dielettrico, un messaggio può essere nascosto sul dielettrico semplicemente aggiungendo altro dielettrico nella forma del messaggio.
I ricercatori hanno utilizzato il loro approccio in due parti per creare funzionalità di sicurezza ottica per nascondere (a) e rivelare (b) una varietà di modelli tra cui un modello di codice QR (c). Hanno anche dimostrato l'uso di fogli di plastica (d) e (e-f) di alluminio (e-f) come substrati flessibili. Possono essere generati colori diversi (g-h) variando lo spessore del dielettrico. Le barre della scala sono 1 cm. Credito: Gokhan Bakan, Università di Manchester
La parte superiore dell'elemento di sicurezza è un substrato elastico trasparente rivestito con uno strato metallico di circa 10 nanometri di spessore. Questa parte, che funge da chiave, non contiene alcuna informazione e appare semitrasparente. Quando le due parti sono unite, con il metallo sottile sulla parte superiore rivolto verso la parte inferiore, forma una cavità ottica le cui proprietà, come il colore della superficie, dipendono fortemente dallo spessore del dielettrico. Così, come i due pezzi sono messi insieme, appare un netto contrasto di colore e rivela il messaggio nascosto, che è leggibile ad occhio nudo. L'approccio può essere utilizzato per creare chiavi specifiche per ogni messaggio o per creare una chiave master che funzioni per qualsiasi messaggio.
"Quando le due parti della funzione di sicurezza sono attaccate insieme, crea un fenomeno ottico noto come effetto della cavità ottica potenziata dalla plasmonica, " ha detto Bakan. "Anche se questo effetto è comunemente impiegato per una varietà di applicazioni come filtri ottici, abbiamo separato in modo univoco la cavità ottica in due, permettendo che le informazioni vengano nascoste in una parte in un modo che può essere rivelato solo con la chiave giusta."
Sicurezza flessibile
I ricercatori hanno dimostrato il loro nuovo approccio codificando i codici QR su substrati rigidi e flessibili che potrebbero essere utilizzati su quasi tutte le superfici, comprese le banconote. I codici QR erano invisibili ad occhio nudo fino a quando non è stato applicato un cerotto adesivo realizzato con il substrato elastico trasparente. Hanno anche usato l'approccio per codificare vari modelli e parole.
Sebbene i ricercatori abbiano dimostrato un'applicazione specifica per la sicurezza ottica, l'approccio potrebbe essere utilizzato anche per il rilevamento ottico per applicazioni chimiche o biologiche. Per esempio, se alcune proteine attaccate a un film sottile, il metamateriale modulare potrebbe produrre una lettura visibile ad occhio nudo o leggibile da una macchina fotografica.
I ricercatori hanno in programma di sviluppare ulteriormente la nuova funzionalità di sicurezza ottica utilizzandola con altri fenomeni ottici. Vogliono anche comunicare la tecnologia con gli sviluppatori di tag di sicurezza e banche in modo che la tecnologia possa essere testata e sviluppata per applicazioni del mondo reale.
"La nostra ricerca mostra che la conversione di caratteristiche ottiche statiche in modulari può aprire applicazioni completamente nuove, " ha detto Bakan. "Questo offre una nuova prospettiva che gli scienziati potrebbero utilizzare per espandere altri metodi ottici consolidati".
