Los investigadores han desarrollado una forma de utilizar impresoras de inyección de tinta comerciales y tinta disponible para imprimir imágenes ocultas que solo son visibles cuando se iluminan con ondas polarizadas apropiadamente en la región de terahercios del espectro electromagnético. El método económico podría usarse como un tipo de tinta invisible para ocultar información en imágenes de apariencia normal. permitiendo distinguir entre artículos auténticos y falsificados, por ejemplo.

"Usamos plata y tinta de carbón para imprimir una imagen que consta de pequeñas varillas de aproximadamente un milímetro de largo y un par de cientos de micrones de ancho. "dijo Ajay Nahata de la Universidad de Utah, líder del equipo de investigación. "Descubrimos que cambiar la fracción de plata y carbono en cada varilla cambia la conductividad en cada varilla solo un poco, pero visualmente, no puede ver esta modificación. El paso de radiación de terahercios a la frecuencia y polarización correctas a través de la matriz permite la extracción de información codificada en la conductividad ".

En la revista de The Optical Society para investigaciones de alto impacto, Optica , los investigadores demostraron su nuevo método para ocultar la información de la imagen en una serie de barras impresas que parecen casi idénticas. Utilizaron la técnica para ocultar códigos QR en escala de grises y 64 colores, e incluso incrustó dos códigos QR en una sola imagen, con cada código visible usando una polarización diferente. A simple vista, las imágenes parecen una serie de líneas idénticas, pero cuando se ve con radiación de terahercios, la imagen del código QR incrustado se hace evidente.

"Nuestro método muy fácil de usar puede imprimir patrones complejos de varillas con conductividad variable, ", dijo Nahata." Esto no se puede hacer fácilmente incluso utilizando una instalación de nanofabricación multimillonaria. Un beneficio adicional de nuestra técnica es que se puede realizar de forma muy económica ".

Impresión de metamateriales

La nueva técnica permite la impresión de diferentes formas que forman un tipo de metamaterial:materiales sintéticos que exhiben propiedades que no suelen existir en la naturaleza. Aunque existe un gran interés en manipular metamateriales para controlar mejor la propagación de la luz, la mayoría de las técnicas requieren costosos equipos de litografía que se encuentran en las instalaciones de nanofabricación para modelar el material de una manera que produzca las propiedades deseadas.

Nahata y sus colegas desarrollaron previamente un método simple para usar una impresora de inyección de tinta estándar para aplicar tintas hechas con plata y carbón. que se pueden comprar en tiendas especializadas en línea. Querían ver si su técnica de impresión por chorro de tinta podía crear varias conductividades, un parámetro que normalmente es difícil de modificar porque requiere cambiar el tipo de metal aplicado en cada ubicación espacial. Hacer esto usando litografía estándar llevaría mucho tiempo y sería costoso porque cada metal tendría que aplicarse en un proceso separado.

"Mientras imprimíamos estas varillas, vimos que, en muchos casos, no pudimos distinguir visualmente la diferencia entre diferentes conductividades, ", dijo Nahata." Eso llevó a la idea de usar esto para codificar una imagen sin la necesidad de métodos de cifrado estándar ".

Creando imágenes ocultas

Para ver si pueden usar el método para codificar información, los investigadores imprimieron tres tipos de códigos QR, cada uno de 72 por 72 píxeles. Para un código QR, utilizaron matrices de varillas para crear nueve conductividades diferentes, cada codificación para un nivel de gris. Cuando tomaron imágenes de este código QR con iluminación de terahercios, sólo el 2,7 por ciento de las varillas dieron valores diferentes a los diseñados. Los investigadores también utilizaron barras impresas en una formación cruzada para crear dos códigos QR separados que podrían leerse cada uno con una polarización diferente de radiación de terahercios.

Luego, el equipo creó un código QR de color utilizando varillas no superpuestas de tres longitudes diferentes para crear cada píxel. Cada píxel de la imagen contenía el mismo patrón de varillas pero variaba en conductividad. Al disponer las varillas de forma que se minimicen los errores, los investigadores crearon tres códigos QR superpuestos correspondientes a canales de color RGB. Debido a que cada píxel contenía cuatro conductividades diferentes que podrían corresponder a un color, Se observó un total de 64 colores en la imagen final. Los investigadores dijeron que probablemente podrían lograr incluso más de 64 colores con mejoras en el proceso de impresión.

"Hemos creado la capacidad de fabricar estructuras que pueden tener celdas adyacentes, o píxeles, con conductividades muy diferentes y demostrado que la conductividad se puede leer con alta fidelidad, ", dijo Nahata." Eso significa que cuando imprimimos un código QR, vemos el código QR y no ningún color borroso o sangrado ".

Con las impresoras muy económicas (menos de $ 60) que se utilizan en el papel, la técnica puede producir imágenes con una resolución de aproximadamente 100 micrones. Con impresoras algo más caras pero todavía disponibles comercialmente, Debería poder alcanzarse una resolución de 20 micrones. Aunque los investigadores utilizaron códigos QR que son relativamente simples y pequeños, la técnica podría usarse para incrustar información en imágenes más complejas y detalladas utilizando un lienzo más grande.

El equipo de Nahata utilizó radiación de terahercios para leer la información codificada porque las longitudes de onda en esta región son las más adecuadas para obtener imágenes de la resolución disponible en las impresoras de inyección de tinta comerciales. Los investigadores ahora están trabajando para expandir su técnica para que las imágenes puedan ser interrogadas con visibles, en lugar de terahercios, longitudes de onda. Este desafiante esfuerzo requerirá que los investigadores construyan nuevas impresoras que puedan producir barras más pequeñas para formar imágenes con resoluciones más altas.

Los investigadores también están explorando la posibilidad de desarrollar capacidades adicionales que podrían hacer que la información incorporada sea aún más segura. Por ejemplo, podrían fabricar tintas que podrían tener que calentarse o exponerse a la luz de una determinada longitud de onda antes de que la información fuera visible utilizando la radiación de terahercios adecuada.