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
После чудовищного Эль-Ниньо наш мир, возможно, уже не будет прежним
Первой жертвой будет Амазония, но это, как говорят ученые, только начало...
Кто на самом деле сделал Терракотовую армию: историческую сенсацию рассмотрели в отпечатках на древней глине
Поразительно, но открытие китайских ученых перекликается с исследованиями по Древнему Египту и Ближнему Востоку...
«Мы научили медведей видеть в нас добычу»: биолог рассказал, почему хищники нападают на людей по всей России
По словам ученого, совпало сразу несколько факторов, поэтому решить проблему будет сложно...
«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...
Самое древнее кораблекрушение в истории: что нашли турецкие ученые на судне, которое утонуло 4600 лет назад?
Подобные артефакты в свое время находили не только в легендарной Трое, но и рядом с Великой пирамидой в Египте...
Крестик XII века показал, настолько ученые ошибались в истории древнего Смоленска
Скромный артефакт из редкого материала оказался для археологов дороже серебряного клада...
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...
Маск только что показал летающий автомобиль: история говорит, что это может не сработать
Почему эксперты Popular Mechanics не верят в успех нового проекта владельца SpaceX и Tesla...
Монетный детектив: российский ученый 10 лет охотился за распроданными сокровищами и раскрыл тайну древнего царства на Боспоре
Пожалуй, это одна из самых интересных исторических загадок, раскрытых в последнее время...
Что массово убивало пингвинов в 2024-м: ученые подозревали птичий грипп, но они ошибались
Поразительно, но виновник массовой гибели птиц больше 20 лет находился под носом у исследователей, а они его не замечали...
Почему ледник Судного дня не перестанет таять, даже если остынут моря и океаны?
Новое исследование показало: у Антарктиды есть поразительные сценарии будущего, от которых зависит судьба всего мира...
Муравьи Дракулы охотятся с первого дня жизни: их мозг может объяснить такую «кровожадность»
По словам ученых, когда-то такими были все муравьи, но что-то заставило их поменять свое поведение...
Каспийское море снова изменилось: какие острова нанесут на новые карты
Почему географы очень строги к таким объектам и какие требования предъявляют к ним...