隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展,假冒偽劣產(chǎn)品給國家與人民的安全造成了巨大的威脅。各國政府和企業(yè)不斷加大對防偽技術(shù)與品牌保護的投資,如何防止偽造者制假售假成為全球性難題。
近日,復(fù)旦大學(xué)的王旭東教授團隊利用氧氣傳感千變?nèi)f化的特點,結(jié)合磷光壽命成像技術(shù),開發(fā)了一種基于氧氣刺激響應(yīng)的具有高安全性、可反復(fù)多次檢驗并且無法被偽造的信息加密與防偽方法,這項技術(shù)有望在印鈔、護照、銀行支票、身份證等需要高級別防偽認證領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用?;跓晒獠牧系募用芗夹g(shù)由于其使用簡單、操作方便、成本低和快速直觀等特點,已經(jīng)在鈔票、商業(yè)票據(jù)、醫(yī)藥包裝等高檔印刷品防偽標識領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
目前市面上可見的熒光防偽技術(shù)屬于第一代熒光防偽技術(shù),主要采用發(fā)光顏色進行防偽,在熒光材料已經(jīng)得到大力發(fā)展的今天,偽造者很容易找到具有相同發(fā)光特性的熒光分子來替代或模擬正版的防偽材料。

第二代熒光防偽技術(shù)多采用多色染料混合使用得到彩色的防偽圖案,雖然加密程度有所提高,但仍面臨和第一代一樣的被仿造的問題。

第三代熒光防偽技術(shù)多采用具有刺激響應(yīng)的熒光分子,在特定化學(xué)環(huán)境下實現(xiàn)防偽,這種技術(shù)極大地提高了防偽的可靠性。然而這種具有特殊響應(yīng)的分子種類稀少,在儀器分析高度發(fā)達的今天,偽造者可以通過現(xiàn)代儀器分析技術(shù)獲得發(fā)光分子的結(jié)構(gòu)和組成信息,一旦分子結(jié)構(gòu)被破解后,這種防偽技術(shù)將徹底喪失其防偽能力。
針對這一難題,復(fù)旦大學(xué)王旭東教授團隊采用將對氧氣敏感的熒光探針與具有氧氣通透性的基底材料(包括聚合物、有機材料、無機材料以及它們的混合物)通過排列組合的方式,制備成可印刷的發(fā)光墨水。

由于氧氣敏感探針和基質(zhì)材料的種類繁多,它們可以有成千上萬種不同的組合。更為重要的是,每種特定的組合對于給定的刺激響應(yīng)都具有唯一確定的非線性響應(yīng)行為。在特定的氧濃度下,打印出的防偽圖案具有唯一確定的熒光壽命值。偽造者要獲取正確的加密信息,需要同時破解以下所有信息:(1)發(fā)光材料和基質(zhì)材料的正確排列組合,(2)枚舉并找到正確的化學(xué)刺激物,(3)獲得化學(xué)刺激物的準確濃度信息,(4)在讀取裝置中輸入正確的熒光/磷光壽命讀取值,才能獲得正確的加密信息。
更為重要的是,以上這4個需要破解的信息呈現(xiàn)出嚴格的一一對應(yīng)關(guān)系,缺一不可,在高安全級別的防偽領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。更難能可貴的是,這項防偽技術(shù)使用的是無毒無害的氧氣做為刺激物,甚至空氣都可以用于信息防偽加密,可實現(xiàn)無損的重復(fù)校驗,極大地方便了這項技術(shù)在實際應(yīng)用中的推廣。

實驗中利用改裝的三色墨盒,使用噴墨打印技術(shù)對這項技術(shù)進行了驗證。打印時加密字母C、H、E、M使用一種排列組合的墨水進行印刷,其他字母為用另一種排列組合的墨水印刷,在這些字母整列打印完成后,再在原位置使用短熒光壽命的墨水打印一個干擾圖案。這樣打印出的圖案在可見光下幾乎不可見,在紫外燈下也只可以看到綠色熒光干擾圖案。即使使用先進的技術(shù),采集熒光衰減過程中的圖像,也只能看到四個平行排列的單詞。只有使用熒光壽命,在特定氧氣濃度下進行成像,比如在5%氧氣濃度下,Y墨水的熒光壽命約為45 μs,M墨水的熒光壽命約為30 μs,這樣通過熒光壽命成像則可以明顯看出區(qū)別這些字母的區(qū)別,再輸入特定的熒光壽命讀取值,比如44-47,則在“生命之花”下才能讀取到加密的真實信息CHEM。

利用新一代熒光防偽加密技術(shù)實現(xiàn)信息加密解密過程



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