Научились у цикадок: самый маленький в мире QR-код зашифрует и спрячет данные
По мере того, как преступники становятся умнее, необходима соответствующая защита. Исследователи создали самый маленький в мире QR-код с использованием инфракрасного носителя информации. Встроив его в кредитные карты, банкноты и так далее, можно создать новую и очень надёжную степень защиты.
Профессор машиностроения Университета Карнеги-Меллона Шэнг Шэнь с сотрудниками Пенсильванского госуниверситета создали технологию пиксельного масштаба для улучшения инфракрасного контроля, обеспечения безопасности с использованием оптических систем и защиты от подделок. Исследование опубликовали в журнале Science Advances («Научные достижения»).
Шэнь рассказал, что у них возникла идея изучить и позаимствовать лучшее у природного средства защиты и маскировки — брохосом. Если совсем просто, то это микроскопическая и вместе с тем удивительная по строению «пыльца» животного происхождения. Выделяют их насекомые из семейства цикадок (Cicadellidae). Брохосомы представляют собой белковые гранулы в форме усечённого икосаэдра диаметром 0,2–0,7 микрометра с ячеистой структурой, то есть похожие на футбольные мячи.
Лапками цикадки переносят брохосомы с брюшка на разные участки тела. Некоторые виды также запудривают брохосомами кладку яиц для маскировки. Ячейки на брохосомах — это соответственно наномасштабные полости, которые поглощают свет. Биологи предполагают, что их свойства позволяют насекомым сливаться с фоном.
Для проверки эффективности инженеры смоделировали две разные версии таких ячеистых гранул, одну с полостями для поглощения света, а другую без.
Чжо Ли из Университета Карнеги-Меллона — соавтор прикладного достижения. Он объяснил, что, согласно фундаментальному закону физики, если структура является хорошим поглотителем энергии, то она же может излучать соответствующее количество энергии. Так учёные поняли: если соединить две структуры вместе, то одна будет излучать больше энергии, чем другая. В результате инфракрасная камера будет воспринимать одну из них как более яркую. Так началась разработка мельчайшего в мире QR-кода.

Используя передовую технологию 3D-печати, изобретённую в Пенсильванском госуниверситете, инженеры контролировали, печатался ли каждый пиксель в виде структуры с отверстиями или без них. Технология позволила изготовить QR-код, читаемый только ИК-камерой.
Размер кода такой, что его можно увидеть только под микроскопом. Впрочем, его можно сделать настолько большим, насколько понадобится для коммерческого использования.
Ли объяснил, что с помощью новой технологии удаётся искажать так называемую тепловую сигнатуру объектов. При этом появляется возможность маскировать отображение объектов на инфракрасной камере. Он привёл такой пример: теоретически пиксели брохосом можно сориентировать так, что патрульная машину выглядела бы как фургон службы доставки.
Уникальное сочетание видимого камуфляжа и отображения в инфракрасном диапазоне создаёт новые возможности для шифрования данных и оптической безопасности.
Шэнг Шэнь добавил, что их команде исследователей удалось не просто по-новому использовать инфракрасное излучение, но и превратить его из носителя энергии в носитель информации.
Профессор машиностроения Университета Карнеги-Меллона Шэнг Шэнь с сотрудниками Пенсильванского госуниверситета создали технологию пиксельного масштаба для улучшения инфракрасного контроля, обеспечения безопасности с использованием оптических систем и защиты от подделок. Исследование опубликовали в журнале Science Advances («Научные достижения»).
Шэнь рассказал, что у них возникла идея изучить и позаимствовать лучшее у природного средства защиты и маскировки — брохосом. Если совсем просто, то это микроскопическая и вместе с тем удивительная по строению «пыльца» животного происхождения. Выделяют их насекомые из семейства цикадок (Cicadellidae). Брохосомы представляют собой белковые гранулы в форме усечённого икосаэдра диаметром 0,2–0,7 микрометра с ячеистой структурой, то есть похожие на футбольные мячи.
Лапками цикадки переносят брохосомы с брюшка на разные участки тела. Некоторые виды также запудривают брохосомами кладку яиц для маскировки. Ячейки на брохосомах — это соответственно наномасштабные полости, которые поглощают свет. Биологи предполагают, что их свойства позволяют насекомым сливаться с фоном.
Для проверки эффективности инженеры смоделировали две разные версии таких ячеистых гранул, одну с полостями для поглощения света, а другую без.
Чжо Ли из Университета Карнеги-Меллона — соавтор прикладного достижения. Он объяснил, что, согласно фундаментальному закону физики, если структура является хорошим поглотителем энергии, то она же может излучать соответствующее количество энергии. Так учёные поняли: если соединить две структуры вместе, то одна будет излучать больше энергии, чем другая. В результате инфракрасная камера будет воспринимать одну из них как более яркую. Так началась разработка мельчайшего в мире QR-кода.

Используя передовую технологию 3D-печати, изобретённую в Пенсильванском госуниверситете, инженеры контролировали, печатался ли каждый пиксель в виде структуры с отверстиями или без них. Технология позволила изготовить QR-код, читаемый только ИК-камерой.
Размер кода такой, что его можно увидеть только под микроскопом. Впрочем, его можно сделать настолько большим, насколько понадобится для коммерческого использования.
Ли объяснил, что с помощью новой технологии удаётся искажать так называемую тепловую сигнатуру объектов. При этом появляется возможность маскировать отображение объектов на инфракрасной камере. Он привёл такой пример: теоретически пиксели брохосом можно сориентировать так, что патрульная машину выглядела бы как фургон службы доставки.
Уникальное сочетание видимого камуфляжа и отображения в инфракрасном диапазоне создаёт новые возможности для шифрования данных и оптической безопасности.
Шэнг Шэнь добавил, что их команде исследователей удалось не просто по-новому использовать инфракрасное излучение, но и превратить его из носителя энергии в носитель информации.
- Дмитрий Ладыгин
- youtu.be/x54k-rT5OAA; science.org/doi/10.1126/sciadv.adl4027
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Радиационная «бомба замедленного действия» обнаружена в Чернобыле: и они до сих пор готова «взрываться»
Новые опыты покажут, каким будет зона отчуждения для следующих поколений...
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...
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...
Тайна Мертвого моря: что «кипятит» водоем изнутри, рассказали ученые
Оказалось, что в кристалликах соли скрыта история прошедших эпох...
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...
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...
Секрет марсианского «невозможного» облака-призрака наконец-то разгадан
Как оказалось, на Красной планете работает физика, которая на Земле считалась чистой теорией...
Шуховскую башню в Москве начали разбирать: почему правнук великого русского инженера против такой «реконструкции»?
Где главный промах московских властей и чем восстановление отличается реконструкции?...
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...
Пустая еда: почему за 60 лет наши продукты потеряли половину полезных веществ и микроэлементов
По словам исследователей, мир находится в состоянии скрытого голода: калорий, вроде бы, хватает, а витаминов и минералов нет...
Крестик XII века показал, настолько ученые ошибались в истории древнего Смоленска
Скромный артефакт из редкого материала оказался для археологов дороже серебряного клада...
«Мясной фарш» для Гитлера: как виртуозная операция в 1943 году решила ход битвы за Италию
Дерзко, остроумно и с огромной долей везения: британский план висел на волоске, но Лондону помогли… сами немцы...