納米級(jí)螺旋線可望有效打擊仿冒

　　“仿冒”(counterfeiting)目前已經(jīng)普遍地發(fā)生在所有有價(jià)事物上了，包括貨幣、信用卡到芯片等。全世界各地的研究人員們正持續(xù)開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)，期望確保贗品可被偵測(cè)出來(lái)，至今并已累積了許多成果，例如針對(duì)信用卡與貨幣的全像技術(shù)(hologram)。

　　如今，美國(guó)田納西州范德堡大學(xué)(Vanderbilt University)的研究人員們表示，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出另一種更好的仿偽偵測(cè)技術(shù)——內(nèi)建顯微鏡級(jí)的阿基米得螺旋線(Archimedean spiral)，可在經(jīng)過(guò)紅外線激光脈沖后折射回一種獨(dú)特的標(biāo)識(shí)信號(hào)。

　　“阿基米得螺旋線”是以公元前3世紀(jì)的希臘數(shù)學(xué)家阿基米得(Archimedeas)命名，它是由以恒定速度從中心點(diǎn)向外移動(dòng)并以恒定角速度沿著線條旋轉(zhuǎn)的每條曲臂所組成。其獨(dú)特的防偽特性在于能以顯微鏡級(jí)的大小加以建構(gòu)，而仍能以經(jīng)紅外線二次諧波脈沖的可見(jiàn)光特性返回。

　　“我們的阿基米得螺旋線最長(zhǎng)通常小于500nm，臂寬約60-70nm，每條曲臂間間距約40-50nm。針對(duì)這項(xiàng)光學(xué)研究，通常采用具有完美機(jī)械結(jié)構(gòu)的電子束微影以數(shù)組方式制造，”范德堡大學(xué)教授Richard Haglund表示，這項(xiàng)研究成果還得力于專精電子束微影技術(shù)的博士班候選人Jed Ziegler(現(xiàn)任職美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室)的開(kāi)發(fā)協(xié)助。

　　世界上最小的阿基米得螺旋線為仿冒品帶來(lái)無(wú)法突破的障礙，確?？煞婪渡矸荼桓`取。

　　根據(jù)Vanderbilt表示，其他的研究試圖將中心對(duì)稱的納米磁盤安排于螺旋數(shù)組中，從而制作出阿基米得螺旋線，但Ziegler的創(chuàng)新在于制造良好的子波長(zhǎng)螺旋線以及與曲臂之間更密集的近場(chǎng)互動(dòng)——較最相近的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更密集4倍以上。

　　其原理是紅外線雷射光被金臂中的電子所吸收，驅(qū)動(dòng)其沿著螺旋線朝眾多能源累積的中心前進(jìn)，以入射紅外光的2倍頻率發(fā)射藍(lán)光。

　　而當(dāng)入射光線在旋轉(zhuǎn)360度的平面偏振時(shí)，射出光線的強(qiáng)度會(huì)因獨(dú)特的可重復(fù)圖案而異。當(dāng)左 旋轉(zhuǎn)的納米螺旋以順時(shí)針?lè)较虻钠窆饩€照射時(shí)，具有最佳的效果;因?yàn)樗{(lán)光產(chǎn)生的強(qiáng)度隨偏振增加，將電子推向螺旋的中心。同樣地，當(dāng)循環(huán)的偏振光線以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，發(fā)射出最小的藍(lán)光，從而破壞性地推動(dòng)電子遠(yuǎn)離中心，形成一種獨(dú)特的反應(yīng)，足以作為強(qiáng)勁的認(rèn)證機(jī)制，并且讓仿冒者極其難以進(jìn)行復(fù)制。

　　在未來(lái)大量生產(chǎn)后，這種機(jī)制可被以個(gè)別或甚至群組的方式轉(zhuǎn)移到信用卡或貨幣應(yīng)用。

　　由于Haglund與Ziegler的微型阿基米得螺旋線能反射回一個(gè)強(qiáng)勁的二次諧波訊號(hào)——在紅外線激光脈沖時(shí)易于偵測(cè)可見(jiàn)藍(lán)光，為其帶來(lái)獨(dú)特的署名特性，使其得以用來(lái)作為防偽辨識(shí)工具。

　　“由于與生俱來(lái)的不對(duì)稱特性，例如產(chǎn)生二次諧波(SHG)，納米螺旋線可作為非線性光學(xué)效應(yīng)的有效來(lái)源，這個(gè)想法是Jed開(kāi)始研究所課程時(shí)的看法，所幸他在Vanderbilt待的時(shí)間夠長(zhǎng)，不僅取得了博士學(xué)位，還主導(dǎo)完成了首項(xiàng)SHG實(shí)驗(yàn)。”

　　為了達(dá)到防偽目標(biāo)，Haglund、Ziegler和Davidson的阿基米得螺旋線可以非常精密的置于貨幣、信用卡、微芯片的隱藏的位置，讓用戶得以保護(hù)這些物品免于被仿冒，然后再以紅外線雷射進(jìn)行脈沖，以確保返射回一個(gè)強(qiáng)勁的二次諧波信號(hào)，從而揭露該對(duì)象的真實(shí)性。

　　為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，他們可以利用極小量的銀或鉑材料制造，沈積于低廉的塑料或甚至是紙質(zhì)基板上以易于轉(zhuǎn)移。讀取器則能以一種類似于條形碼讀取器的方式打造。除了貨幣以外，信用卡和微芯片、納米螺旋線的編碼圖案都能嵌入于炸 藥、化學(xué)品、藥物以及制造商想要密切追蹤的對(duì)象中。