Menu Close

Złota ochrona tożsamości – nanospirale

Przygotuj złote spirale o wielkości grosza … i zmniejsz je około sześć milionów razy, a otrzymasz najmniejsze na świecie „nano-spirale” o wyjątkowych właściwościach optycznych, niemożliwych do podrobienia, jeśli zostaną dodane dodowodów osobistych, waluty czy innych przedmiotów. Studenci i wykładowcy na Vanderbilt University wykonali małe spirale Archimedesa, spirala01a następnie wykorzystali superszybkie lasery Vanderbilt i Pacific Northwest National Laboratory w Richland, Waszyngton, aby określić ich właściwości optyczne. Wyniki podano w artykule opublikowanym w internetowym wydaniu Journal of Nanophotonics w dniu 21 maja. “Są to z pewnością najmniejsze spirale z kiedykolwiek opisanych w literaturze naukowej, stwierdził  Roderick Davidson II, doktorant Vanderbilt, którzy odkrył sposoby badania ich właściwości optycznych. Spirale zostały zaprojektowane i wykonane w Vanderbilt przez innego doktoranta, Jed Ziegler, obecnie pracującego w Naval Research Laboratory. Większość badaczy, którzy studiowali niezwykłe właściwości mikroskopijnych spiral czynili to organizując nanocząsteczki w sposób podobny do rysowania spirali z kropek tuszu na kartce papieru. Nowe spiralne nanomateriały mają ciągłe ramiona i są znacznie mniejsze – kwadratowa macierz złożona ze 100 nano-spirali jest mniejsza niż setna część milimetra. Spirale zmniejszone do wielkości mniejszej niż długość fali światła widzialnego, rozwijają niezwykłe właściwości optyczne. Oświetlone światłem lasera podczerwonego emitują widzialne światło niebieskie. Obecnie wykorzystywane są kryształy dające podobny efekt, zwany podwojeniem częstotliwości lub generatorem harmonicznych. Najsilniejszym podwajaczem częstotliwości jest syntetyczny kryształ BBO (beta boran baru), ale nano-spirale produkują cztery razy więcej światła niebieskiego na jednostkę objętości. Światło lasera podczerwieni działające na nano-spirale, jest absorbowane przez elektrony złotych ramion. Z uwagi na fakt, że ramiona te są wybitnie cienkie, to elektrony są zmuszane do przemieszczania się wzdłuż spirali. Napędzane w kierunku środka absorbują wystarczające ilości energii by emitować niebieskie światło o podwójnej częstotliwości przychodzącego światła podczerwonego.
“Jest to zjawisko podobne do tego, co dzieje się ze strunami skrzypiec”, stwierdził prof. fizyki Stevenson z Richard Haglund, który kierował badaniami. “Jeśli smyczek pobudza skrzypce bardzo lekko to wytwarza się pojedynczy dźwięk. Ale, jeśli skrzypek czyni to bardzo energicznie, to generuje wyższe harmoniczne, przydźwięki. Elektrony w centrum spirali napędzane są przez pole elektryczne lasera, a niebieskie światło jest dokładnie o oktawę wyżej niż podczerwień – jest jej drugą harmoniczną”.
Nano-spirale reagują również w charakterystyczny sposób na spolaryzowane światło laserowe. Liniowo spolaryzowane światło, takie jak np. otrzymywane przez filtry Polaroida, wibruje w jednej płaszczyźnie, a generowana przez taką wiązkę ilość światła niebieskiego które nano-spirale emitują zmienia się wraz z kątem płaszczyzny polaryzacji obracanej o 360 stopni. Efekt jest bardziej zauważalny, przy zastosowaniu spolaryzowanego kołowo światła laserowego. Światło spolaryzowane kołowo, posiada bowiem płaszczyznę polaryzacji obracającą się w prawo lub w lewo. Gdy lewo skierowane nano-spirale są oświetlone światłem spolaryzowanym zgodnie z ruchem wskazówek zegara, to ilość produkowanego niebieskiego światła jest maksymalna, ponieważ polaryzacja popycha elektrony w kierunku środka spirali. Natomiast przeciwnie spolaryzowane światło, wytwarza minimalną ilość światła niebieskiego, tu polaryzacja ma tendencję do pchania elektronów na zewnątrz tak, że fale z całej nano-spirali wzajemnie się zakłócają. Zdaniem naukowców, połączenie tak unikalnych cech jak podwajanie częstotliwości i reakcja na światło spolaryzowane, którą zapewniają nano-spirale z unikalnym, konfigurowalnym podpisem byłoby bardzo trudne do podrobienia. Jak dotąd, Davidson eksperymentował z małymi macierzami złotych nano-spirali na szklanym podłożu, wykonanymi za pomocą skaningowej elektronolitografii. Srebrne i platynowe nano-spirale mogą być wykonane w podobny sposób. Z uwagi na małe ilości wykorzystywanego do produkcji metalu, są tanie i mogą być wykonane z metali szlachetnych, które są odporne na degradację chemiczną na podłożach z tworzywa sztucznego, papieru czy innych. “Jeśli nano-spirale osadzone zostaną na karcie kredytowej lub identyfikacyjnej, to mogą być wykrywane przez urządzenia porównywalne z czytnikami kodów kreskowych”, twierdzi Haglund.Efekt podwajania częstotliwości jest wystarczająco mocny, by macierze, które są zbyt małe by dostrzec je gołym okiem, można było wykryć przy zastosowaniu specyficznych urządzeń. Oznacza to, że mogą one być umieszczane na określonych przedmiotach zapewniając tym samym możliwość niepowtarzalnej oraz specyficznej identyfikacji i stanowiąc dodatkową barierę dla fałszerzy. Naukowcy twierdzą również, że nano-kodowane spiralne macierze mogą być umieszczane w materiałach wybuchowych, substancjach chemicznych i lekach  – umożliwiając indywidualne śledzenie i wykrywanie za pomocą urządzeń optycznego odczytu.

Źródło: http: //news.vanderbilt.edu / …

Leave a Reply

Your email address will not be published.