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
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
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...
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?...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
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...
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...