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石墨烯防伪技术原理及其在烟草产品防伪应用

文章出处 : 责任编辑 :金沙城娱乐场网址大全 发表时间 :2019.12.10

如今,形形色色的假货充斥着各行各业,例如假药、假酒、假币、假证件、假衣服、假电子产品等等。不少消费者被假货伤害过,轻则带来经济损失,重则威胁生命安全。现在的造假技术也越来越高超,让普通消费者难辨真伪。

如今各行各业都被假货影响,防伪技术又总是遭到不法分子破解。然而,最近来自发明了一项专利技术,利用石墨烯和其他二维材料的“缺陷”,创造出无法复制的、原子级的唯一标识。用户只要用手机扫描一下标签,就可以判断出商品真伪。

防伪溯源

随着物联网技术蓬勃发展,各种联网的智能系统中使用的芯片和电子元器件也变得更多,例如无人驾驶汽车制动系统的部件、智能硬件使用的各种芯片等等,它们也更加需要完善的防伪认证。

所以,各种防伪和安全认证技术应运而生,其中比较著名的有密码技术、RFID技术、全息技术、指纹识别技术、虹膜识别技术,以及笔者曾先容过的纳米水印防伪技术等等。但是,这些宏观级别的防伪技术往往会存在一些漏洞,让不法分子有机可乘,他们会采取拷贝、克隆、欺骗等等种种手段破解现有的防伪技术。

最近来自英国兰卡斯特大学以及其衍生企业 Quantum Base 的研究人员走入了微观领域,发明了一项新型专利技术,它基于石墨烯或者其他二维材料中的不规则性,创造出无法复制的、原子级的唯一标识。这种量子技术为产品创造出一种原子级的“指纹”,用户可以通过智能手机扫描这种标签,与数据库中的记录进行对比,判断出商品的真伪。研究人员称,这项技术有望彻底消除伪造数字身份的假货,石墨烯防伪标签通过使用先进的量子点标记(ValiDotz)标记特殊包装,可帮助烟草产品防伪。

维材料石墨烯说起。石墨烯,笔者以往多次先容,它既是最薄的材料,又是最强韧的材料,还具有优异的导电、导热性能。它只有一层原子的厚度,属于二维材料的一种。然而,二维材料的原子也会产生缺陷,每片区域的石墨烯总会出现不规则的缺陷,而且这种缺陷几乎是无法复制的。

当光线照射这些二维材料时,这些微小的缺陷会使材料发光。对于二维材料一小片区域来说,其发出的光线代表了一种独特的信号,而智能手机通过摄像头可以捕捉到这种信号。然后,这种信号将被转化为一种数字序列,也就是所谓的“数字指纹”。这些“小薄片”对于人眼来说通常是不可见的,只有人类头发丝厚度的千分之一。由这些小薄片制成的标签可以被添加到咱们日常生活用品中,例如货币、信用卡、护照和车票等。然后,咱们通过智能手机应用程序可以对它进行拍照,分析出这些小薄片的独特信号,从而根据“指纹”正确与否,判断产品的真伪。

先容的防伪技术的核心就是光学量子ID技术。而光学量子ID技术的基础就是二维材料原子级别的缺陷(不规则性),也正是这些缺陷制造了难以复制的“指纹”。研究人员利用简单的光学技术,例如智能手机的摄像头,就可以读取二维材料纳米级的缺陷。

由于晶体生产或者制造期间产生的缺陷,会带来二维材料能带隙的空间差异,而这种差异可以通过光激发光的方式测量到。当纳米晶体材料被照射的时候,例如使用蓝色火炬,光子会被吸取,从而激发电子跃迁到更高能级。然而,这些高能电子很快又会释放出一些能量,从而使得纳米晶体发光。原子级的缺陷改变了纳米晶体的组织、尺寸和形状,使咱们能从它发出的光线中获取独特的光学签名。

该校就开发出了一种电子量子ID技术。在这里,我顺便简单先容一下,电子在原子级别受限移动的时候,它们只能位于特定的能级上。因此,它们对于原子级的缺陷是敏感的。那么,研究人员围绕这个原则设计出这种小型的半导体二极管。

在普通的导线中,电子的能级可以是任何值,因为电子可以自由移动。而在一些能量位垒例如晶格中,电子却具有特定的能量,这也称为“量子限域”效应。在每次二极管制造的时候,其量子限域都会发生微小的变化,这样也就为每个设备带来了一个独特的签名。

对于原子级的微观世界,科学家会采用较为特殊的显微镜来观察有关细节,甚至是移动原子。在原子级别,一切都是很独特的。如果要移动原子来克隆特殊的结构,那么难度将是非常惊人的,并且将耗费非常漫长的时间。换句话说,使用目前的技术进行复制将非常困难。这项技术主要价值,毫无疑问就是在防伪方面,最重要的是做到防止复制,从而显著提高了防伪技术的可靠性。它可以广泛应用于药物和食品包装,鞋子和衣服,货币和证件等产品的防伪。未来,用户只要用自己的智能手机,简单地扫描一下标签,就可以判断相关产品的真伪。

相比于其他的防伪技术,例如全息技术,安全油墨或者标志物,RFID技术等等,这种微型的石墨烯标签完全是独一无二的,很难进行复制。另外,它也具备跟踪功能,如果产品丢失或者被盗,可以随时关闭,传统芯片采用存储密钥进行鉴权的方式,但是它有可能被窃取和破解。然而,这项技术依赖于设备制造时的随机性,从而有效地防止了克隆。

这项技术可以很容易地集成到现有的芯片制造工艺中,从而降低大规模生产的成本。它还具有许多附加功能,比如可追溯产品的整个供应链,寻址单个产品,便于进行市场营销和质量控制。过使用先进的量子点标记(ValiDotz)标记特殊包装,然后确认其独特的签名,它已经成功完成了工业生产试点。aliDotz是一种小型、微观尺寸的颗粒,具有独特的行为特征,例如暴露在紫外线下时发荧光。ValiDotz也称为量子点,它基于金属等无机物,它们可以说明荧光属性。alidotz是由普通和简单煤制成量子点,用于光学、医学成像、生物医学、传感、电子、光伏和监测应用。,与传统的硅量子点相比,替代的石墨烯基点具有生物相容性、光稳定性并且具有优异的热、电和机械性能。

为这种技术在商业上最敏感的应用之一是设计纳米点以实现安全和品牌推广。通过在他们的产品中添加ValiDotz标记确地建立只有制造商知道存在的特定签名”,从而阻止造假者并保护品牌的一致性。

制造商可以获得防伪、稳定、持久、特定的光谱安全标签,保护企业免受未来产品责任诉讼的影响 - 无论伪造复制品的准确程度如何。


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