Forskere laver skjulte billeder med kommercielle inkjetprintere

Forskere har udviklet en måde at bruge kommercielle inkjetprintere og let tilgængeligt blæk til at udskrive skjulte billeder, der kun er synlige, når de belyses med passende polariserede bølger i terahertz -området i det elektromagnetiske spektrum. Den billige metode kunne bruges som en type usynligt blæk til at skjule oplysninger i ellers normale billeder, gør det muligt at skelne mellem autentiske og forfalskede varer, for eksempel.

"Vi brugte sølv og kulstofblæk til at printe et billede bestående af små stænger, der er omkring en millimeter lange og et par hundrede mikron brede, "sagde Ajay Nahata fra University of Utah, leder af forskergruppen. "Vi fandt ud af, at ændring af andelen af ​​sølv og kulstof i hver stang kun ændrer ledningsevnen i hver stang lidt, men visuelt, du kan ikke se denne ændring. At passere terahertz -stråling med den korrekte frekvens og polarisering gennem arrayet tillader ekstraktion af information, der er kodet ind i konduktiviteten. "

I The Optical Society's journal for high impact research, Optica , forskerne demonstrerede deres nye metode til at skjule billedinformation i en række trykte stænger, der alle ser næsten identiske ud. De brugte teknikken til at skjule både gråtoner og 64-farve QR-koder, og endda integreret to QR -koder i et enkelt billede, hvor hver kode kan ses ved hjælp af en anden polarisering. For det blotte øje ligner billederne en række ens linjer, men set med terahertz -stråling, det integrerede QR -kodebillede bliver tydeligt.

"Vores meget brugervenlige metode kan udskrive komplekse mønstre af stænger med varierende ledningsevne, "sagde Nahata." Dette kan ikke let gøres, selv ved hjælp af en nanofabrikationsfacilitet på flere millioner dollars. En ekstra fordel for vores teknik er, at den kan udføres meget billigt. "

Trykning af metamaterialer

Den nye teknik tillader udskrivning af forskellige former, der danner en type metamateriale - syntetiske materialer, der udviser egenskaber, der normalt ikke findes i naturen. Selvom der er stor interesse i at manipulere metamaterialer for bedre at kontrollere lysets formering, de fleste teknikker kræver dyrt litografiudstyr, der findes i nanofabrikationsfaciliteter for at mønstre materialet på en måde, der producerer ønskede egenskaber.

Nahata og hans kolleger har tidligere udviklet en enkel metode til at anvende en skridsikker inkjetprinter til at påføre blæk fremstillet med sølv og kulstof, som kan købes i specialbutikker online. De ville se, om deres inkjet-printteknik kunne skabe forskellige ledningsevner, en parameter, der typisk er vanskelig at ændre, fordi den kræver ændring af metaltypen, der påføres hvert rumligt sted. At gøre dette ved hjælp af standard litografi ville være tidskrævende og dyrt, fordi hvert metal skulle påføres i en separat proces.

"Da vi trykte disse stænger, så vi, at i mange tilfælde, vi kunne ikke visuelt se forskel på forskellige ledningsevner, " sagde Nahata. "Det førte til ideen om at bruge dette til at kode et billede uden behov for standard krypteringsmetoder."

Oprettelse af skjulte billeder

For at se, om de kunne bruge metoden til at kode oplysninger, forskerne udskrev tre typer QR -koder, hver 72 x 72 pixels. For en QR -kode brugte de arrays af stænger til at skabe ni forskellige ledningsevner, hver kodning for et gråt niveau. Da de afbildede denne QR -kode med terahertz -belysning, kun 2,7 procent af stængerne gav værdier, der var anderledes end det, der var designet. Forskerne brugte også stænger trykt i en krydsformation til at skabe to separate QR-koder, der hver kunne læses med en forskellig polarisering af terahertz-stråling.

Holdet oprettede derefter en farve QR-kode ved at bruge ikke-overlappende stænger i tre forskellige længder til at skabe hver pixel. Hver pixel på billedet indeholdt det samme mønster af stænger, men varierede i ledningsevne. Ved at arrangere stængerne på en måde, der minimerer fejl, forskerne oprettede tre overlappende QR -koder svarende til RGB -farvekanaler. Fordi hver pixel indeholdt fire forskellige ledningsevner, der hver kunne svare til en farve, i alt 64 farver blev observeret i det endelige billede. Forskerne sagde, at de sandsynligvis kunne opnå endnu mere end 64 farver med forbedringer i udskrivningsprocessen.

"Vi har skabt evnen til at fremstille strukturer, der kan have tilstødende celler, eller pixels, med meget forskellige ledningsevner og vist, at ledningsevnen kan aflæses med høj trofasthed, " sagde Nahata. "Det betyder, at når vi udskriver en QR-kode, vi ser QR-koden og ikke nogen sløring eller blødning af farver."

Med de meget billige (under $ 60) printere, der bruges i papiret, teknikken kan producere billeder med en opløsning på omkring 100 mikron. Med noget dyrere, men stadig kommercielt tilgængelige printere, 20-mikron opløsning bør kunne opnås. Selvom forskerne brugte QR -koder, der er relativt enkle og små, teknikken kunne bruges til at indlejre information i mere komplekse og detaljerede billeder ved hjælp af et større lærred.

Nahatas team brugte terahertz -stråling til at læse den kodede information, fordi bølgelængderne i denne region er bedst egnede til billeddannelse af den opløsning, der er tilgængelig fra kommercielle inkjetprintere. Forskerne arbejder nu på at udvide deres teknik, så billederne kan afhøres med synlige, snarere end terahertz, bølgelængder. Denne udfordrende indsats vil kræve, at forskerne bygger nye printere, der kan producere mindre stænger til at danne billeder med højere opløsninger.

Forskerne undersøger også muligheden for at udvikle yderligere kapaciteter, der kan gøre den integrerede information endnu mere sikker. For eksempel, de kunne lave blæk, der muligvis skulle opvarmes eller udsættes for lys med en bestemt bølgelængde, før oplysningerne ville være synlige ved hjælp af den passende terahertz -stråling.