По примеру жуков и бабочек: QR-коды из жидких кристаллов невозможно подделать
Учёные разработали метод создания уникальных QR-кодов для защиты от подделки с использованием сферических холестерических жидких кристаллов микрометрового размера. Холестерические жидкие кристаллы (холестерики, ХЖК или CLC в международной терминалогии) — это кристаллы со спиральными молекулами, и в них отсутствует центральная симметрия.
Открытие совершила исследовательская группа во главе с Джиалеем Хе из Высшей инженерной школы Нагойского университета, Япония. Они придумали, как перерабатывать ХЖК в сферические частицы микрометрового размера. У ХЖК спиральная структура, они обладают уникальными оптическими свойствами и могут избирательно отражать свет.
Холестерические жидкие кристаллы изначально «открыты» самой природой. Переливающиеся насекомые — это примеры явлений на основе ХЖК. Их необычные цвета и свойства — меж двух типов веществ, между жидкостями и кристаллами. Способность ХЖК придавать экзоскелетам жуков и крыльям бабочек поразительный изменчивый цвет и повторили в японской лаборатории.
Оптические свойства ХЖК особенно полезны. Их уникальная молекулярная структура обеспечивает избирательное отражение света на определённых длинах волн. В результате такая поверхность приобретает тот или иной, зачастую необычный цвет, причём без каких-либо красителей. ХЖК состоят из длинных молекул, которые повторяются в форме спирали. В этой спирали есть повторяющиеся участки по вертикали, или шаги. Если шаги спирали близко друг к другу, то жидкий кристалл отражает свет с более короткими длинами волн, и так появляется видимость синего и фиолетового цветов. А если пространства по вертикали больше, то и длина волны больше, что даёт красный или оранжевый цвет.
Более того, благодаря спиральному расположению молекул в кристалле воспринимаемый цвет может меняться в зависимости от угла, под которым смотрят на спираль, и так возникает практически бесконечная палитра так называемых структурных цветов, созданных без капли краски.
У выводов исследователей есть перспектива применения — создание более безопасных QR-кодов, которые невозможно подделать. Для более эффективного использования ХЖК исследователи создают сферические частицы. Эти частицы превращают спираль в 3D-матрицу, повышая контроль над окраской.
Однако добиться нужного размера сложно. Существующими методами можно получить сферические частицы ХЖК масштаба в сотни микрометров. Но они слишком велики для практического применения. Чтобы решить эту проблему, исследователи Джиалей Хе и Юкиказу Такеока из Университета Нагои вместе со своими коллегами использовали смесь растворителей. И с их помощью методом дисперсионной полимеризации создали сферические частицы ХЖК микрометрового размера.
Высота холестеринового жидкого кристалла в сферических частицах ХЖК меняется в зависимости от их кривизны. Поэтому исследователи сосредоточилась на получении частиц одинакового размера, также известных как монодисперсные сферы.
— Джиалей Хе, научный руководитель.
Использованный полидиметилсилоксан в разговорной речи также известен как силикон.
Главная перспектива для открытия из Нагои — создание более безопасных, не поддающихся фальсификации QR-кодов. ХЖК свойственна хиральность — это асимметрия, которое предотвращает наложение объекта или молекулы на их зеркальное отражение. Благодаря тому исследователи могли бы создавать QR-коды, защищающие от подделки. Эти коды сочетали бы цвет сферических частиц ХЖК с нехиральными, обычными пигментами. Такие QR-коды можно будет прочитать только с помощью специального кругового поляризатора, то есть сфетофильтра, который делает видимыми одни цвета и блокирует другие.
Открытие совершила исследовательская группа во главе с Джиалеем Хе из Высшей инженерной школы Нагойского университета, Япония. Они придумали, как перерабатывать ХЖК в сферические частицы микрометрового размера. У ХЖК спиральная структура, они обладают уникальными оптическими свойствами и могут избирательно отражать свет.
Холестерические жидкие кристаллы изначально «открыты» самой природой. Переливающиеся насекомые — это примеры явлений на основе ХЖК. Их необычные цвета и свойства — меж двух типов веществ, между жидкостями и кристаллами. Способность ХЖК придавать экзоскелетам жуков и крыльям бабочек поразительный изменчивый цвет и повторили в японской лаборатории.
Оптические свойства ХЖК особенно полезны. Их уникальная молекулярная структура обеспечивает избирательное отражение света на определённых длинах волн. В результате такая поверхность приобретает тот или иной, зачастую необычный цвет, причём без каких-либо красителей. ХЖК состоят из длинных молекул, которые повторяются в форме спирали. В этой спирали есть повторяющиеся участки по вертикали, или шаги. Если шаги спирали близко друг к другу, то жидкий кристалл отражает свет с более короткими длинами волн, и так появляется видимость синего и фиолетового цветов. А если пространства по вертикали больше, то и длина волны больше, что даёт красный или оранжевый цвет.
Более того, благодаря спиральному расположению молекул в кристалле воспринимаемый цвет может меняться в зависимости от угла, под которым смотрят на спираль, и так возникает практически бесконечная палитра так называемых структурных цветов, созданных без капли краски.
У выводов исследователей есть перспектива применения — создание более безопасных QR-кодов, которые невозможно подделать. Для более эффективного использования ХЖК исследователи создают сферические частицы. Эти частицы превращают спираль в 3D-матрицу, повышая контроль над окраской.
Однако добиться нужного размера сложно. Существующими методами можно получить сферические частицы ХЖК масштаба в сотни микрометров. Но они слишком велики для практического применения. Чтобы решить эту проблему, исследователи Джиалей Хе и Юкиказу Такеока из Университета Нагои вместе со своими коллегами использовали смесь растворителей. И с их помощью методом дисперсионной полимеризации создали сферические частицы ХЖК микрометрового размера.
Высота холестеринового жидкого кристалла в сферических частицах ХЖК меняется в зависимости от их кривизны. Поэтому исследователи сосредоточилась на получении частиц одинакового размера, также известных как монодисперсные сферы.
В ходе эксперимента мы неожиданно обнаружили, что размер микросфер значительно влияет на итоговый структурный цвет. Мы могли получать различные цвета в зависимости от размера частиц. Мы также обнаружили, что покрытие сферических частиц ХЖК полимером полидиметилсилоксан улучшило окраску и устойчивость к температуре
— Джиалей Хе, научный руководитель.
Использованный полидиметилсилоксан в разговорной речи также известен как силикон.
Главная перспектива для открытия из Нагои — создание более безопасных, не поддающихся фальсификации QR-кодов. ХЖК свойственна хиральность — это асимметрия, которое предотвращает наложение объекта или молекулы на их зеркальное отражение. Благодаря тому исследователи могли бы создавать QR-коды, защищающие от подделки. Эти коды сочетали бы цвет сферических частиц ХЖК с нехиральными, обычными пигментами. Такие QR-коды можно будет прочитать только с помощью специального кругового поляризатора, то есть сфетофильтра, который делает видимыми одни цвета и блокирует другие.
- Дмитрий Ладыгин
- pixabay.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Что случится с Сибирью к 2080 году: прогноз красноярских ученых и эксперта NASA
Арбузы вместо мерзлоты, большая ложка дегтя и открытый финал — в одном из самых обстоятельных исследований о будущем России...
Почти детективная история: в Ленобласти обнаружен самый большой клад серебра за всю историю
Среди находок две уникальные монеты, которых всего четыре в мире, включая, а также языческие вороны Одина… среди православных крестов...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
Радиационная «бомба замедленного действия» обнаружена в Чернобыле: и они до сих пор готова «взрываться»
Новые опыты покажут, каким будет зона отчуждения для следующих поколений...
Искусственный интеллект «ненавидит»… белых мужчин: новое исследование еще раз подтвердило западный тренд
Появление нейросетей значительно ухудшило положение одной из групп белого населения в Америке и Европе...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Тайна Мертвого моря: что «кипятит» водоем изнутри, рассказали ученые
Оказалось, что в кристалликах соли скрыта история прошедших эпох...
100-летняя страшная история с черепами у древнеегипетских гробниц наконец-то прояснилась
Неожиданно оказалось, что человеческие жертвоприношения 5000 лет назад совершались совсем не так, как описано в древних табличках...
Аура цвета индиго: как появился этот феномен и кем в итоге стали уникальные дети
Их называли будущим человечества, но чуда не случилось. Разбираемся, почему так произошло...
Главный поджигатель в истории Австралии: почему ученые обвиняют капитана Джеймса Кука в постоянных мегапожарах на Зеленом континенте?
Воскрешение традиции, которую сломали британские колонизаторы, поможет «потушить» Пылающую Австралию...
Секрет марсианского «невозможного» облака-призрака наконец-то разгадан
Как оказалось, на Красной планете работает физика, которая на Земле считалась чистой теорией...
Таинственные траншеи в Австралии помогут открыть скрытые пещеры на Марсе
Равнина, которая 14 миллионов лет без воды, подсказала ученым, как расшифровывать фотографии с Красной планеты...