麻省理工学院化学工程师发明了可用于验证货物并抗拒伪造的智能手机可读微粒。通过用不同的彩色条纹编码这些颗粒，它们可以产生可用于标记产品的大量独特组合。
根据2013年联合国报告，所有国际贸易的约2到5％的国际贸易涉及假冒商品。这些非法产品 - 包括电子，汽车和飞机零件，制药和食品 - 每年都会提出安全风险和成本政府和私营企业。
已经制定了许多策略来试图标记合法的产品并防止非法贸易 - 但这些标签往往太容易假装，不可靠，或者在制定了新的替代方案的MIT研究人员的情况下实现了太多。
由MIT化学工程教授Patrick Doyle和林肯实验室技术人员Albert Swiston，研究人员已经发明了一种新型的微小，智能手机可读粒子，他们认为可以部署，以帮助验证货币，电子零件和奢侈品其他产品。对于肉眼看不见的颗粒，含有纳米晶体的彩色条纹，当用近红外光点亮时发光。
麻省理工学院和林肯实验室研究人员已经开发了可用于标记正宗产品的微粒，并帮助防止伪造。颗粒仅在暴露于近红外光时可见。
这些颗粒可以很容易地制造并整合到各种材料中，并且可以承受极端温度，阳光照射和重型磨损，这是一个描述于4月13日的自然材料问题的粒子的纸张的高级作者。它们还可以配备有能够“记录”其环境的传感器 - 例如，如果冷藏疫苗已经暴露于过高或低温的温度。
本文的引导作者是MIT Postdoc Jiseok Lee和研究生Paul Bisso。麻省理工学院研究生Rathi Srinivas和Jae Jung Kim也为研究贡献。
'巨大的编码能力'
新的颗粒长约200微米，包括几条不同着色的纳米晶体条纹，称为“稀土上覆纳米晶体”。这些晶体被掺杂有YTterbium，钆，铒和分子，其在暴露于近红外光时发射可见颜色。通过改变这些元素的比率，研究人员可以调整晶体以发出可见光谱中的任何颜色。
为了制造颗粒，研究人员使用了止动光刻，这是一个先前由Doyle开发的技术。该方法允许形状被印在液体单体的平行流动流中 - 化学积木，其可以形成称为聚合物的更长链。无论紫外光脉冲搏击流何时，都会截取反应，形成固体聚合物颗粒。
在这种情况下，每个聚合物流含有发射不同颜色的纳米晶体，允许研究人员形成条纹颗粒。到目前为止，研究人员在九种不同颜色中创造了纳米晶体，但是Doyy说，应该可以创造更多更多。
使用此过程，研究人员可以产生大量的唯一标签。含有六条条纹的颗粒，有100万种不同的颜色组合;通过标记具有多个粒子的产品可以呈指数增强该容量。例如，如果研究人员创造了一组1,000个独特的粒子，然后用任何10种颗粒标记产品，则会有1030个可能的组合 - 足以标记地球上的每一粒沙子。
“这是一个大规模的编码能力，”比斯诺斯说，他们在林肯实验室的技术人员上开始这个项目。“您可以从现在开始将10个粒子的不同组合应用于产品，直到我们的时间长久，你永远不会得到相同的组合。”
“使用这些上变频纳米晶体非常聪明，非常高度的能力，”哈佛大学生物启发工程教授詹妮弗·刘易斯说，哈佛大学没有参与研究。“这项工作有几个引人注目的特征，即指数缩放的编码容量和超级解码错误警报速率。”
多功能粒子
研究人员说，在制造过程中，微粒可以分散在制造过程中的电子零件或药物包装中，或者将三维印刷物体（或印刷到货币上）。它们也可以被纳入艺术家可以用来验证其艺术作品的墨水。
可以使用配备有特殊放大镜的智能手机对微粒进行成像和分析。
研究人员通过使用具有差异不同的材料特性的两种聚合物来证明了它们的方法的多功能性 - 一种疏水性和一种亲水性 - 制备它们的颗粒。Bisso说，各种颜色读数都与各自的过程相同，表明该过程可以很容易地适应公司可能想要标记这些颗粒的许多产品。
“在不影响编码策略的情况下定制标签材料特性的能力非常强大，”他说。“将我们的系统与其他防伪技术分开的是这种能力，这种能力迅速，廉价地定制材料特性，以满足智能手机读数或需要完全重新设计系统的智能手机的需求，以满足非常不同和具有挑战性的要求的需求。”
对这些颗粒的另一个优点是它们可以在没有昂贵的解码器的情况下读取，如大多数其他防伪技术所需的昂贵的解码器。使用配备有镜头的智能手机摄像机提供二十倍放大率，任何人都可以通过激光指示器在近红外光线闪烁近红外灯后通过映像。研究人员还在研究智能手机应用程序，该应用程序将进一步处理图像并揭示颗粒的确切组成。
该研究由美国航空公司助理国防部助理办公室，新加坡麻省理工学院联盟，美国陆军研究办公室和国家卫生研究院提供办公室的美国空军。
插图：Jose-Luis Olivares / Mitimages：
冀檀香李
