Использование молекулярной маркировки в защитных голограммах

Губарев А.П., Шалыгин А.Н., Сарычев А.К., Иванов А.В., Быков И.В., Кузнецов А.С., Одиноков С.Б., Смык А.Ф.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Губарев А.П., Шалыгин А.Н., Сарычев А.К., Иванов А.В., Быков И.В., Кузнецов А.С., Одиноков С.Б., Смык А.Ф. Использование молекулярной маркировки в защитных голограммах // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 3. С. 47–55. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-03-47-55

Gubarev A.P., Shalygin A.N., Sarychev A.K., Ivanov A.V., Bykov I.V., Kuznetsov A.S., Odinokov S.B., Smyk A.F. Using molecular marking in security holograms [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 3. P. 47–55. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2022-89-03-47-55

Ссылка на англоязычную версию:

A. P. Gubarev, A. N. Shalygin, A. K. Sarychev, A. V. Ivanov, I. V. Bykov, A. S. Kuznetsov, S. B. Odinokov, and A. F. Smyk, "Using molecular marking in security holograms," Journal of Optical Technology. 89(3), 155-160 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000155

Аннотация:

Предмет исследования. Рассмотрены возможности технологий маркировки изделий и защитных голограмм, основанные на анализе спектральных характеристик молекулярных структур, вводимых в голограммы, в комбинации с использованием дополнительно квантовых точек и магнитных микрочастиц. Основное внимание уделяется вопросам анализа спектров комбинационного рассеяния молекул, возбуждаемых плазмонно-резонансными электромагнитными полями. Метод. В основу современных защитных технологий голограмм положено использование различных видов скрытых для визуального наблюдения защитных оптических эффектов, проявляющихся лишь при использовании специального оптического оборудования и соответствующего освещения голограмм. Рассматриваются уникальные методы маркировки и идентификации голограмм по магнитооптическим, флуоресцентным и спектральным характеристикам излучений микрочастиц и молекулярных структур с размерами от десятков нанометров до десятков микрометров, возбуждаемых электромагнитными локализованными полями. Наиболее актуальными являются плазмонно-резонансные методы возбуждения молекулярных маркирующих меток, вводимых в структуру голограмм, и возникающие при этом спектры гигантского комбинационного рассеяния, использующиеся для идентификации и проверки подлинности голограмм. Основные результаты. Показано, что использование плазмонно-резонасных методов концентрации электромагнитных полей возбуждения молекулярных маркирующих меток может обеспечить усиление излучений их комбинационного рассеяния на несколько порядков, что приводит к существенному улучшению распознаваемости и проведению идентификации защитных голограмм. Практическая значимость. Предложенные в настоящей работе технологии защиты голограмм, основанные на сочетании различных видов маркировки: скрытых голографических изображений, магнитооптических и флуоресцентных изображений микрочастиц и спектров комбинационного рассеяния молекулярных структур, усиленных плазмонно-резонансными методами — позволят существенно повысить надежность, скрытность и достоверность маркировки и ее идентификации. Результаты данных исследований помогут сформировать основные технические требования для проектирования портативных устройств идентификации маркировки защитных голограмм.

Ключевые слова:

защитная голограмма, плазмонный резонанс, гигантское комбинационное рассеяние, маркировка голограмм

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 20-21-00080.

Коды OCIS: 170.5660, 250.5403

Список источников:

1. Lancaster I.M. Holography: Past, present and future // Holography News. 2009. V. 23. № 6. P. 1–10.
2. Одиноков С.Б. Методы и оптико-электронные приборы для автоматического контроля подлинности защитных голограмм. М.: Техносфера, 2013. 176 с.
3. Бобринев В.И., Лушников Д.С., Одиноков С.Б., Цыганов И.К. Получение и считывание голограмм со скрытым изображением // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2004. № 1(54). С. 37–55.
4. Wang S., Huang S., Zhang X., Wu W. Hologram-based watermarking capable of surviving print-scan process // Appl. Opt. 2010. V. 49(7). P. 1170–1178. DOI: 10.1364/AO.49.001170.
5. Tu L., Zhong S. Research on coding and decoding method for digital levels // Appl. Opt. 2011. V. 50(3). P. 356–359. DOI: 10.1364/AO.50.000356
6. Бобовкин С.М., Сизова Я.М. Распознавание современных способов имитации защитных голограмм // Энциклопедия судебной экспертизы. 2020. № 1(24). С. 74–85.
7. Шаляпина А.Я., Запорожец М.А., Волков В.В., Жигалина О.М., Николайчик В.И., Губин С.П., Авилов А.С. Структурные характеристики наноматериалов на основе квантовых точек CdS // Журнал неорганической химии. 2013. Т. 58. № 1. С. 74–77. DOI: 10.7868/S0044457X13010182
8. Губарев А.П., Шалыгин А.Н., Щербина А.Д., Кузнецов А.С., Одиноков С.Б. Защитные голограммы с латентными, случайно распределенными магнитными микроразмерными частицами // Тез. докл. IX Междунар. конф. по фотонике и информационной оптике. М., 2020. С. 661–662.
9. Горелик В.С. Комбинационное рассеяние света // Соросовский образовательный журнал. 1997. Т. 3. № 6. С. 91–96.
10. Kneipp J., Kneipp H., Wittig B., Kneipp K. Novel optical nanosensors for proing and imaging live cells // Nanomedicine: NBM. 2010. V. 6(2). P. 214–226. DOI: 10.1016/j.nano.2009.07.009
11. Sarychev A., Tartakovsky G. Magnetic plasmonic metamaterials in actively pumped host medium and plasmonic nanolaser // Phys. Rev. B: Condensed Matter and Materials Physics. 2007. V. 75. № 8. P. 085436. DOI: 10.1103/PhysRevB.75.085436.
12. Liu Y., Han F., Li F., Zhao Y., Chen M., Xu Z., Zheng X., Hu H., Yao J., Guo T., Lin W., Zheng Y., You B., Liu P., Li Y., Qian L. Inkjet-printed unclonable quantum dot fluorescent anti-counterfeiting labels with artificial intelligence authentication // Nat. Commun. 2019. V. 10. № 1. P. 2409. DOI:10.1038/s41467-019-10406-7
13. Chen B., Zhong H., Zhang W., Tan Z., Li Y., Yu C., Zhai T., Bando Y., Yang S., Zou B. Highly emissive and color-tunable CuInS2-based colloidal semiconductor nanocrystals: Off-stoichiometry effects and improved electroluminescence performance // Advanced Functional Materials. 2012. V. 22 № 10. P. 2081–2088. DOI:10.1002/adfm.201102496
14. Zheng X., Zhu Y., Liu Y, Zhou L., Xu Z., Feng C., Zheng C., Zheng Y., Bai J., Yang K., Zhu D., Yao J., Hu H., Zheng Y., Guo T., Li F. Inkjet-printed quantum dot fluorescent security labels with triple-level optical encryption // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. № 13. P. 15701–15708. DOI:10.1021/acsami.1c02390.
15. Sarychev A., Ivanov A., Lagarkov A., Barbillon G. Light concentration by metal-dielectric micro-resonators for SERS sensing // Materials. 2019. V. 12. № 103. P. 1–39. DOI: 10.3390/ma12010103.
16. Barbillon G., Ivanov A., Sarychev A. Hybrid Au/Si disk-shaped nanoresonators on gold film for amplified SERS chemical sensing // Nanomaterials. 2019. V. 9. № 1588. P. 1–12. DOI: 10.3390/nano9111588
17. Odinokov S., Kuznetsov A., Gubarev A. Optoelectronic device for reading of hidden magnetic information from the holograms // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2008. V. 17. № 1. P. 15–22. DOI: 10.1007/s12005-008-1003-9

18. Magaryan K., Mikhailov M., Karimullin K.,Knyazev M., Eremchev I., Naumov A., Vasilieva I., Klimusheva G. Spatially-resolved luminescen spectroscopy of CdSe quantum dots synthesized in ionic liquid crystal matrices // J. Luminescence. 2016. V. 169. P. 799–803. DOI: 10.1016/j.jlumin.2015.08.064
19. Naumov A. Spectroscopy of single organic dye-molecules and semiconductor quantum dots: Basic aspects and applications in nanoscopy // EPJ Web of Confs. 2017. V. 132. P. 01009. DOI: 10.1051/epjconf/201713201009
20. Tselikov G., Timoshenko V., Golovan L., Plenge J., Shatalova A., Shandryuk G., Kutergina I., Merekalov A., Ruhl E., Talroze R. Role of the polymer matrix on the photoluminescence of embedded CdSe quantum dots // ChemPhysChem. 2015. V. 16. № 5. P. 1071–1078. DOI: 10.1002/cphc.201402913