Исследователи предложили метод создания оптически неоднородных материалов, которые можно использовать в качестве меток для маркировки драгоценностей, например украшений и предметов искусства. На пластинку из наночастиц серебра лазером наносят рисунок, который уникальным образом взаимодействует с поляризованным светом. По словам ученых, повторить такой рисунок почти невозможно. Поэтому, если его нанести на драгоценность, он поможет легко отличить ее от самых качественных подделок.
Для защиты уникальных и дорогих вещей на них часто наносят наноразмерные (величиной в миллионные доли сантиметра) метки. Сделать такие метки можно на основе анизотропных материалов, по-разному поглощающих свет в разных их частях. Их можно сравнить с цветным рисунком, в котором элементы разного цвета поглощают только определенные длины волн, а остальные отражают. В отличие от обычных рисунков, такие метки можно сделать почти незаметными и абсолютно уникальными.
Ученые из Университета ИТМО с иностранными коллегами предложили простой и дешевый способ синтеза оптически неоднородных материалов на основе наночастиц серебра, который можно легко масштабировать и использовать для маркировки любых твердых объектов.
«Серебряные поверхности с неоднородными оптическими свойствами можно создавать с помощью химического синтеза и литографическими методами. Оба подхода довольно трудоемки и требуют дорогостоящего оборудования и реактивов. Мы разработали дешевый способ, при котором неоднородность в материале создается под действием поляризованного лазерного излучения. Поляризованным называют свет, у которого вектор электрического поля ориентирован в каком-то строго определенном направлении. Для сравнения, в случае обычного солнечного света этот вектор направлен во все стороны в плоскости, перпендикулярной распространению световой волны», — рассказал руководитель проекта Игорь Гладских, старший научный сотрудник Международного научно-образовательного центра физики наноструктур Университета ИТМО.
Сначала ученые в вакуумной камере напылили на стеклянную подложку наночастицы серебра, сформировав таким образом тонкую пленку толщиной 5 нанометров (в десятки раз меньше размера вирусов). Затем в эту пленку внесли неоднородности (как будто нанесли «рисунок»), направляя на разные ее части поляризованный лазерный луч. Лазер возбуждал в материале наночастицы серебра, причем не каждую по отдельности, а их пары. Под действием лазера пары частиц нагревались и меняли свою форму, что приводило к изменению их оптических свойств.В изначально однородном материале появлялись наноразмерные участки, которые поглощали свет не так, как остальная поверхность. При этом, когда лазером вели по серебряной пластине и постоянно меняли поляризацию излучения, каждая пара наночастиц по-своему изменяла свои оптические свойства. В результате на пластинке формировался узор, повторить который крайне сложно.
«При обычном комнатном освещении нанесенная таким образом метка будет иметь вид обычного рисунка. Но, если посмотреть на нее в поляризованном свете (который можно получить с помощью поляризационных светофильтров, используемых для фотографии), то в зависимости от того, как изменились оптические свойства каждой конкретной пары наночастиц серебра, разные части рисунка будут по-разному менять цвет. И это изменение цвета будет уникальным: повторить его можно, только если абсолютно таким же образом — в тех же местах меняя поляризацию и направление движения лазера — нанести рисунок, что с практической точки зрения почти невозможно», — отметил Игорь Гладских.
Ученые планируют протестировать предложенную технологию на наночастицах серебра, выращенных в стекле. Это позволит маркировать стеклянные изделия без нанесения на их поверхность дополнительного серебряного слоя.
В исследовании также принимали участие сотрудники Саутгемптонского университета (Великобритания), Института синхротронных исследований «CANDLE» (Армения) и Тель-Авивского университета (Израиль).
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда, опубликованы в журнале ACS Applied Nano Materials.
