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
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....