Nano-aur în testul de sarcină - WELT
A 11-a parte a seriei despre nanotehnologie: de la ferestrele bisericii la pașapoarte rezistente la falsificare
Deja în Evul Mediu oamenii foloseau nanostructuri fără să fie conștienți de acestea: foloseau metale pentru a colora sticla ferestrelor bisericii. Culorile strălucitoare sunt create de minuscule clustere de metal care au o dimensiune de doar zece până la 50 nanometri.
Producătorii de sticlă medievali au produs nanoparticulele prin amestecarea prafului de metal, a apei și a acidului tanic obținut din lemnul de conifere. Alchimiștii datorează știința că culorile pot fi produse în acest fel: în timp ce încercau să producă aur, au întâlnit multe proprietăți neașteptate ale râvnitelor metale prețioase.
Așa-numita rezonanță plasmonică de suprafață este responsabilă de efectul culorii. Electronii de suprafață ai metalului sunt oscilați de lumina incidentă, fiind absorbite doar anumite lungimi de undă ale luminii. Frecvențele rămase fac ca geamul să pară colorat. Culoarea pe care o percepeți depinde de particulele de metal utilizate: roșu rubiniu, de exemplu, este obținut de mici particule de aur, în timp ce particulele de argint fac ca sticla să pară galben strălucitor.
În cercetarea biomedicală, proprietatea de absorbție a luminii a particulelor minuscule de aur este utilizată pentru a detecta biomoleculele. Când particulele de metal prețios se cuplează cu anticorpi, aceste structuri sunt marcate. Marcajul este recunoscut prin lumina albă: particulele metalice strălucesc în culoare.
Astfel de particule metalice cuplate cu anticorpi sunt, de asemenea, utilizate în testele de sarcină: particulele nanogold sunt fin distribuite în banda de testare. Anticorpul cuplat cu particula recunoaște „hormonul luteinizant”, o moleculă care poate fi utilizată pentru a detecta începutul sarcinii. Dacă acest hormon este prezent în urină, particulele de nanogold se acumulează în fereastra de vizualizare și creează o bandă roșie.
Acum se știe că aurul poate apărea nu numai roșu rubin, ci în toate culorile spectrului. Culoarea depinde în principal de mărime, dar și de forma particulelor. O concentrație deosebit de mare de particule de aur în testul de sarcină înseamnă că banda apare albastră în loc de roșu. Cu toate acestea, producătorii de sticlă medievali au produs vreodată o singură formă de aglomerare de aur în timpul procesului lor de bronzare și, prin urmare, au primit doar sticlă de culoare roșu rubin.
Compania biotehnologică din Erlangen, November AG, a transferat acum această abordare de la diagnosticarea biologică moleculară la domeniul securității și tehnologiei de codificare: utilizează rezonanța plasmonică a particulelor de metal de dimensiuni nano pentru a produce „filigrane nano”. În acest scop, particulele metalice sunt aplicate pe o bază oglindită la diferite distanțe și apoi acoperite cu un strat de acoperire sigilat. Întreaga acoperire are doar câteva sute de nanometri grosime și insensibilă la căldură, substanțe chimice și influențe mecanice.
Pentru a produce coduri diferite, se pot modifica un număr mare de parametri, de exemplu tipul și dimensiunea particulelor metalice sau grosimea oglinzii și a straturilor de distanțare. Pentru fiecare dintre acești parametri există diferite opțiuni care pot fi combinate după cum este necesar: Rezultatul este de milioane de coduri diferite. Și sunt deja vizibile cu ochiul liber: fiecare suprafață creată în acest mod are propriul său spectru de culoare în care lipsește un interval îngust de lungimi de undă.
În plus, diferitele straturi ale filigranului nano creează impresia așa-numitelor culori de înclinare: în funcție de unghiul la care este privită suprafața, impresia de culoare se schimbă - de exemplu de la violet intens la verde scârțâit.
Aceste modificări ale spectrului de culori pot fi măsurate într-un mod relativ simplu: lumina albă este radiată pe marcaj din unghiuri diferite, iar codul este determinat din spectrul de culori reflectat. Întrebarea simplă este: care lungime de undă lipsește? Cercetătorii din noiembrie și Siemens au dezvoltat un dispozitiv de măsurare adecvat și l-au prezentat săptămâna aceasta.
Cu filigranul nano, sigiliile, etichetele și cardurile cu chip ar trebui să fie rezistente la falsificare. Deoarece „culorile” din care este creată o siglă a companiei în acest filigran nano, de exemplu, sunt foarte specifice pentru această siglă - un cod de câteva milioane posibile.
Oricine ar dori să falsifice un astfel de logo nano ar trebui să încerce o mulțime de posibilități. Și, de asemenea, cunoașteți tehnologia potrivită. Dar chiar și cu aceste cunoștințe, contrafacerea ar fi dificilă, explică chimistul Georg Bauer de la compania din noiembrie. Un logo identic poate fi produs numai cu sistemul de producție original, deoarece fiecare sistem își lasă propria „amprentă digitală” în timpul producției.
În primul rând, foliile de securitate de la compania Weiden Hueck vor intra pe piață cu noul filigran nano. Această inovație a fost prezentată în februarie în SUA la târgul de bancnote 2003. Alte filme de securitate sunt deja o parte importantă a bancnotelor.
Producătorul de cipuri din München, Infineon, efectuează în prezent ultimele teste tehnice împreună cu noiembrie: pentru a fi potrivite pentru modulele de carduri cu cip, micile plăci aurii de pe cardurile bancare și telefonice, straturile filigranului nano trebuie să fie rezistente la abraziune și conductoare electric.
Din toamna anului 2003, potrivit lui Peter Stampka, director de marketing la Infineon, primele cărți de credit ar putea fi echipate cu module rezistente la falsificare. Alte aplicații posibile sunt cărțile de identitate digitale sau permisele de conducere în format de card cu cip.
Următoarea parte miercuri: Nanoviziuni