«Нанозащита» от контрафакта: в ИТМО разработали чернила, которые выводят борьбу с подделками на новый уровень

В основе разработки — наноколлоидные системы, полученные методом ионного гелирования. В их составе — разнозаряженные полимерные частицы на основе полиэтилметакрилата, что дает материалу не только пластичность, но и уникальные способности к самовосстановлению. Гели, которые созданы таким образом, можно использовать как для нанесения двумерного изображения, так и для многослойной 3D-печати. Поэтому разработка применима в разных областях: от создания функциональных биологических материалов и пленок до печати оптически активных структур, которые в том числе могут использоваться как защита от подделок.

Полученные в ИТМО защитные метки можно наносить не только на ровные поверхности, но и на материалы со сложной геометрией, изгибами и шероховатостями. Разработанный учеными метод не только экологичен и имеет низкую себестоимость, но и абсолютно безопасен — как для самой продукции, так и для людей. Например, его можно использовать для маркировки одежды: он не портит ткань и легко смывается органическими растворами. Также метод подходит и для пищевой продукции: такие защитные метки не проникают даже сквозь тонкие мембраны и могут наноситься на пищевые упаковки.

Ученые химико-биологического кластера Университета ИТМО сосредоточились именно на последнем применении, ведь защита от контрафактной продукции — область не только перспективная, но и крайне актуальная в наше время.   

«Производители теряют более 20% своего дохода из-за контрафакта. Но на деле это касается не только их, но и самих пользователей продукции — ведь, если говорить о пищевой или косметической промышленности, подделки могут нанести серьезный ущерб здоровью. Поэтому любые методы, которые позволяют бороться с контрафактом, очень востребованы. Сейчас идет конкуренция между радиочастотными методами и более классическими методами скрытых изображений. Но радиочастотные метки изготавливают из редкоземельных металлов, которые также используют в электронике, технике и так далее. Сейчас такими методами защищают элитные товары — для массового применения это не подходит. Плюс наносится большой урон экологии, а сейчас ставка делается на зеленые технологии и возобновляемые источники», — комментирует один из авторов работы, магистрант химико-биологического кластера Университета ИТМО Егор Рябченко.

Уровень защиты повышается за счет того, что наночастицы в составе геля обладают разной оптической активностью — проще говоря, они начинают светиться при облучении светом разных длин волн. Это дает возможность создавать сложные комбинированные паттерны, которые подделать гораздо труднее.

«Благодаря этой технологии мы можем создавать многослойные скрытые паттерны, которые видимы только при облучении волной определенной длины. Таким образом, даже если у мошенников получится подделать одну часть изображения, то, возможно, не удастся подделать другую. И к тому же будет сразу заметна разница между оригинальным паттерном и тем, что нанесли подпольным методом. Плюс за счет того, что каждая такая картинка — это оптически активная структура, мы можем расширять и методы их анализа и верификации. Например, это может быть штрихкод или QR-код, который становится виден при УФ-излучении, а его инвертированная версия — при излучении на другой длине волны», — объясняет Егор Рябченко.

В ближайших планах ученых — продолжить эксперименты с рецептурой чернил под конкретные потребности разных индустрий. Меняя состав, можно делать чернила более термостойкими (это свойство понадобится, например, производителям техники и электроники) или более пластичными — под нужды брендов одежды.  

Подробнее об исследовании: Sofia M. Morozova, Tatiana G. Statsenko, Egor O. Ryabchenko, Albert Gevorkian, Vahid Adibnia, Maksim S. Lozhkin, Alexey V. Kireynov, Eugenia Kumacheva, Multicolored Nanocolloidal Hydrogel Inks (Advanced Functional Materials, 2021).