Физики Университета ИТМО научились создавать неклонируемые метки для защиты товаров от подделок. Это изображения на основе наночастиц кремния, которые формируются с помощью лазера. Влиять на цвет, структуру и расположение кремниевых частиц нельзя: эти параметры распределяются случайным образом, благодаря чему метку невозможно подделать. Чтобы проверить метку на оригинальность, достаточно загрузить ее фото в специальную программу, которая мгновенно выносит вердикт. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials.

Авторы работы: Елена Петрова, Павел Кустов и Мартин Сандомирский. Фото: Дмитрий Григорьев / ITMO.NEWS

В основе технологии, разработанной в научной группе старшего научного сотрудника Нового физтеха ИТМО Дмитрия Зуева, — метод лазерной абляции, а именно перенос кремниевой пленки на стекло лазерным импульсом. Общую форму метки можно определять заранее — например, задать ей форму логотипа бренда. Однако параметры наночастиц кремния, из которых формируется картинка, запрограммировать нельзя. Каждое изображение получается уникальным и повторить его невозможно. Кремний выбран не случайно: в сравнении с другими веществами, он доступный, устойчивый к внешним воздействиям и обладает большими цветовыми возможностями. Также его можно наносить на более широкий спектр материалов.

«Представьте, что у вас в руке есть песок и вы решили высыпать его на тарелку. Как только последняя песчинка упадет, вы сможете увидеть узор. Повторить этот же узор на другой тарелке у вас не получится. На этом принципе основана неклонируемость нашей защитной технологии. Вместо песка мы взяли кремний: лазер оказывает воздействие на кремниевую пленку, в результате чего из нее “выбиваются” наночастицы, которые случайным образом формируют текстуру. Итоговая картинка напоминает скопление разноцветных звезд», ― рассказывает первый автор статьи, аспирант Нового физтеха ИТМО Павел Кустов.

Для каждой кремниевой частички присваиваются уникальные данные: координаты по расположению и цвету, а также процент кристалличности (структура). Все эти параметры кодируются и вносятся в базу данных. Координаты местоположения отвечают за форму метки и обеспечивают первый уровень защиты. Хроматические координаты ответственны за цветовую палитру и повышают надежность еще на ступень. И, наконец, процент кристалличности, последний уровень защиты, отражает, насколько упорядоченно или хаотично располагаются атомы в каждой частице.

«Наши метки не видны невооруженным глазом. Чтобы их рассмотреть и проверить на оригинальность, нужно сделать фотографию метки, используя увеличивающий объектив или микроскоп, и загрузить ее в специально написанную программу. Эта программа с помощью машинного обучения и компьютерного зрения выравнивает, кластеризует, то есть упрощает фото до некой раскраски, где каждой цифре соответствует определенный цвет, а затем сравнивает ее с данными из базы. Если все параметры совпадут, программа вынесет вердикт, что перед вами оригинал. Если же различий будет слишком много, укажет на подделку», ― поясняет соавтор статьи, студентка Нового физтеха ИТМО Елена Петрова.

По словам авторов проекта, метки идеально подойдут для производителей предметов роскоши или товаров, выпускаемых в ограниченном количестве: лекарств, автомобилей, ювелирных украшений, музыкальных инструментов.

«В международном научном пространстве совсем немного исследований, где предлагаются доступные и легко внедряемые технологии создания неклонируемых защитных меток. Метод лазерной абляции и кремний используются для этих целей впервые. Оказалось, что относительно простой способ может обеспечить максимальный уровень защиты. Следующий шаг в проекте — сделать наши метки более гибкими, чтобы расширить спектр материалов, на которые их можно наносить», ― заключил соавтор статьи, студент Нового физтеха ИТМО Мартин Сандомирский.

Статья: Pavel Kustov, Elena Petrova, Mikhail Nazarov, Almaz Gilmullin, Martin Sandomirskii, Ekaterina Ponkratova, Vitaly Yaroshenko, Eduard Ageev, Dmitry Zuev. Mie-Resonant Silicon Nanoparticles for Physically Unclonable Anti-Counterfeiting Labels. ACS Applied Nano Materials, 2022.

Пресс-служба Университета ИТМО