Бъдещите сигурни QR кодове са вдъхновени от бръмбарите

Учените са разработили уникален QR код против фалшифициране чрез имитиране на единици от обвивката на бръмбар, според ново проучване, публикувано в Advanced Optical Materials.

Ключът към тяхната иновация се крие в комбинирането на микроскопични холестерични течни кристали – специален тип течни кристали със спирална структура – с налични в търговската мрежа пигменти. Тези течни кристали притежават изключителни оптични характеристики, които им позволяват селективно да отразяват светлината.

Иновативното използване на холестерични течни кристали и техните уникални оптични свойства не само демонстрира способността на учените да имитират природата, но също така отключва възможности за усъвършенствани материали и технологии, които позволяват подобрена сигурност, удостоверяване и приложения, свързани с цветовете.

Течни кристали за сигурни QR кодове

Холестеричните течни кристали могат да бъдат проектирани да имитират живите цветове, наблюдавани в крилата на пеперудите или лъскавите обвивки на бръмбарите.

Тези материали притежават ясно молекулярно подреждане, което образува спирала, взаимодействаща със светлината по начин, който избирателно отразява специфични дължини на вълната и това води до блестящи и разнообразни цветове.

Просто казано, холестеричните течни кристали с къси вълни отразяват синьо и виолетово, докато по-дългата вълна произвежда червени и оранжеви нюанси. Освен това цветовата вариация възниква въз основа на гледната точка на човека, предлагайки безкраен цветови спектър.

Докато учените вече произвеждат в лаборатория холестерични течни кристали, съществуващите методи произвеждат частици с диаметър 100 микрометра, което е твърде голямо за повечето приложения.

За да преодолее това предизвикателство, екип от изследователи от Университета в Нагоя, ръководен от Джалей Хе и Юкиказу Такеока, разработи решение, използващо смес от разтворители и техника на дисперсионна полимеризация.

Този иновативен подход им позволява да създават много по-малки сферични холестерични течни кристални частици с по-прецизен контрол на размера, измерващи само няколко микрометра в диаметър.

„Тестването на пробите беше особено предизвикателно поради мекотата на пробите при стайна температура, което е свойство, присъщо на холестеричните течни кристали“, казва д-р Хе в прессъобщение.

„Следователно бяха необходими значителни усилия, за да се намери подходящ метод за характеризиране на пробите, без да се причиняват щети“.

За да осигурят постоянно оцветяване, изследователите направиха холестерични течни кристални частици с равномерно разпределение или иначе казано монодисперсна сфера.

„По време на експеримента ние неочаквано открихме, че размерът на частиците на микросферите значително влияе върху получения структурен цвят. Можем да произведем различни цветове в зависимост от размера на частиците“, казва д-р Хе.

„Също така открихме, че покриването на сферичните холестерични течни кристални частици с полимерния полидиметилсилоксан подобрява оцветяването и термичната стабилност“.

Това изследване има потенциални приложения за създаване на по-сигурни QR кодове, които са трудни за възпроизвеждане. Те биха могли да използват свойство на холестеричните течни кристали, което се отнася до неспособността на обекта да бъде наслоен върху неговия огледален образ поради асиметрия.

Комбинирането на цвета на сферични холестерични течни кристални частици с нехирални пигменти може да произведе QR код против фалшифициране.

Пълното проучване е публикувано в Advanced Optical Materials на 9 юли.