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Nano-Wasserzeichen nach dem Vorbild des Morphofalters

Wasserzeichen auf dem 10-Euro-Geldschein
Wasserzeichen auf dem 10-Euro-Geldschein, © Martina Rüter

Hologramme und andere Maßnahmen zur Fälschungssicherheit von Geldscheinen, Markenprodukten oder gar Medikamenten werden immer öfter nachgeahmt. Einige Fälschungen sind so gut, dass sie selbst von Experten nur schwer von den Originalen zu unterscheiden sind. Mit Hilfe der Nanotechnologie wollen Forscher es Betrügern deutlich schwerer machen. Dazu bedienen sie sich eines Vorbilds aus der Natur, um mittels Nanotechnologie Oberflächen so zu verändern, dass es bei bestimmten Wellenlängen zu optischen Resonanzen kommt.

Physikalischer Hintergrund der optischen Resonanz an Oberflächen
Das von der Nanotech Security Corp. und der I|D|M Corp entwickelte Verfahren „Nano-Optic Technology for Enhanced Security“ (N.O.t.E.S.) beruht auf dem Prinzip der Oberflächenplasmonen. Dies ist ein physikalisches Prinzip bei dem Elektronen an der Oberfläche eines Metalls durch Licht in Schwingungen versetzt werden. In dem speziellen Fall ging es nun darum, die Oberfläche eines Materials so zu strukturieren, dass durch Lichteinfall bestimmte Wellenlängen resorbiert werden. Um dies zu erreichen haben die Forscher Oberflächen mit Löchern im Durchmesser von 100 bis 200 Nanometern versehen. Die Löcher erzeugen so die gewünschte Struktur. Das entwickelte Verfahren funktioniert nicht nur mit metallischen Oberflächen, sondern auch mit anderen Materialien.

Morphofalter - Quelle: Pixabay
Morphofalter - Quelle: Pixabay

Vorbild Natur: Der Morphofalter und sein strahlendes Blau
Die Idee für das Nano-Wasserzeichen gab den Forschern ein Schmetterling aus der Familie der Edelfalter. Der Morpho rhetenor lebt in den Regenwäldern Süd- und Mittelamerikas. Seine Flügel erreichen eine Spannweite von bis zu 17 Zentimetern. Und das Besondere an diesen Faltern: ihre Flügel haben – wie bei vielen Morphofaltern – eine blau-schillernde Grundfärbung. Die Oberflächenstruktur der Flügelhaut ist mit einer besonderen, dreidimensionalen Struktur ausgestattet, so dass aus jeder Richtung immer nur der Blauanteil des Lichtes ins Auge des Betrachters zurückgeworfen wird. Somit sehen die Flügel des Morphophalters immer blau aus. Bei normalen Gitterstrukturen ist dies nicht so. Dort würde man in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel immer eine andere Farbe wahrnehmen.

Anwendungsbereiche für Nano-Wasserzeichen
Die Forschung an der technischen Umsetzung von Nano-Wasserzeichen wird von vielen Wissenschaftlern weltweit betrieben. Mit dem hier beschriebenen Verfahren ließen sich fertig gedruckte Geldscheine, Dokumente oder Tabletten aber auch Handys und andere Markenartikel mit Hilfe eines Stempels mit einem beliebigen Nano-Wasserzeichen ausstatten.
Andere Verfahren arbeiten mit fotographischen Verfahren. Solche Nano-Wasserzeichen können dann entweder mittels Mikroskop und spezieller Computerprogramm oder über ein Handy-Foto, welches per MMS an eine Datenbank geschickt wird, ausgelesen werden.

Quellen:

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