Нано злато в теста за бременност - WELT
11-та част от поредицата за нанотехнологиите: От църковни прозорци до фалшифицирани паспорти
Още през Средновековието хората са използвали наноструктури, без да знаят за това: Използвали са метали за оцветяване на стъклото на църковните прозорци. Ярките цветове са създадени от малки метални клъстери, които са с размер само от десет до 50 нанометра.
Средновековните стъклари произвеждат наночастиците чрез смесване на метални прахове, вода и танинова киселина, получени от иглолистна дървесина. Алхимиците дължат знанието, че цветовете могат да бъдат произведени по този начин: докато се опитват да произвеждат злато, са се сблъсквали с много неочаквани свойства на желаните благородни метали.
Така нареченият повърхностен плазмонен резонанс е отговорен за цветния ефект. Повърхностните електрони на метала се настройват в трептене от падаща светлина, като се абсорбират само определени дължини на вълната на светлината. Останалите честоти правят стъклото да изглежда цветно. Цветът, който възприемате, зависи от използваните метални частици: рубинено червено, например, се постига чрез малки златни частици, докато сребърните частици правят стъклото да изглежда ярко жълто.
При биомедицински изследвания светлопоглъщащото свойство на малките златни частици се използва за откриване на биомолекули. Когато частиците от благороден метал се свързват с антитела, тези структури се маркират. Маркировката може да бъде разпозната по бяла светлина: металните частици светят в цвят.
Такива метални частици, съчетани с антитела, се използват и при тестове за бременност: нанозлатните частици се разпределят фино в тест лентата. Свързаното с частицата антитяло разпознава „лутеинизиращия хормон“, молекула, с която може да се открие настъпваща бременност. Ако този хормон присъства в урината, нанозлатните частици се натрупват в прозореца за гледане и създават червена ивица.
Сега е известно, че златото може да изглежда не само рубинено червено, но във всички цветове на спектъра. Цветът зависи главно от размера, но също така и от формата на частиците. Особено висока концентрация на златни частици в теста за бременност означава, че ивицата изглежда синя, вместо червена. Въпреки това, средновековните производители на стъкло са произвеждали само една форма на златен клъстер по време на процеса на дъбене и следователно са получавали само рубинено червено стъкло.
Базираната в Ерланген биотехнологична компания November AG вече е прехвърлила този подход от молекулярно-биологичната диагностика в областта на технологиите за сигурност и кодиране: Те използват плазмонния резонанс на наноразмерни метални частици, за да произведат "нано водни знаци". За тази цел металните частици се нанасят върху огледална основа на различни разстояния и след това се покриват със запечатан покривен слой. Цялото покритие е с дебелина само няколкостотин нанометра и нечувствително към топлина, химикали и механични влияния.
За да се получат различни кодове, могат да се променят голям брой параметри, например видът и размерът на металните частици или дебелината на огледалните и дистанционни слоеве. За всеки от тези параметри има различни опции, които могат да се комбинират според изискванията: Резултатът е милиони различни кодове. И те вече са видими с просто око: всяка създадена по този начин повърхност има свой собствен цветен спектър, в който липсва тесен диапазон на дължината на вълната.
Освен това различните слоеве на нано водния знак създават впечатлението за така наречените накланящи се цветове: в зависимост от ъгъла, под който се гледа повърхността, цветното впечатление се променя - например от наситено лилаво до скърцащо зелено.
Тези промени в цветовия спектър могат да бъдат измерени по относително прост начин: бялата светлина се излъчва върху маркировката от различни ъгли и кодът се определя от отразения цветен спектър. Простият въпрос е: коя дължина на вълната липсва? Изследователи от ноември и Siemens разработиха подходящо измервателно устройство и го представиха тази седмица.
С нано водния знак печати, етикети и чип карти трябва да бъдат защитени от фалшифициране. Тъй като "цветовете", от които се създава фирмено лого в този нано воден знак, например, са много специфични за това едно лого - възможен код от няколко милиона.
Всеки, който иска да измисли такова нано лого, наистина ще трябва да изпробва много възможности. И също така да знаете правилната технология. Но дори и с тези познания, фалшифицирането би било трудно, обяснява химикът Георг Бауер от компанията през ноември. Идентично лого може да се произведе само с оригиналната производствена система, тъй като всяка система оставя свой собствен „пръстов отпечатък“ по време на производството.
На първо място, защитните фолиа от компанията Weiden Hueck ще излязат на пазара с новия нано воден знак. Това нововъведение беше представено през февруари в САЩ на търговския панаир „Банкноти 2003.“ Други филми за сигурност вече са важна част от банкнотите.
Базираният в Мюнхен производител на чипове Infineon понастоящем провежда последните технически тестове заедно с ноември: За да бъдат подходящи за модулите на чип карти, малките златни пластинки на банкови и телефонни карти, слоевете на нано водния знак трябва да са устойчиви на абразия и електропроводими.
От есента на 2003 г., според Питър Стампка, маркетинг директор в Infineon, първите кредитни карти могат да бъдат оборудвани с модули, защитени от фалшифициране. Други възможни приложения са цифрови лични карти или шофьорски книжки във формат чип карта.
Следваща част в сряда: Нановизии