Os pesquisadores desenvolveram uma maneira de usar impressoras a jato de tinta comerciais e tinta prontamente disponível para imprimir imagens ocultas que só são visíveis quando iluminadas com ondas polarizadas apropriadamente na região terahertz do espectro eletromagnético. O método barato pode ser usado como um tipo de tinta invisível para ocultar informações em imagens de aparência normal, tornando possível distinguir entre itens autênticos e falsificados, por exemplo.

"Usamos tinta prata e carbono para imprimir uma imagem que consiste em pequenas hastes com cerca de um milímetro de comprimento e algumas centenas de mícrons de largura, "disse Ajay Nahata da Universidade de Utah, líder da equipe de pesquisa. "Descobrimos que mudar a fração de prata e carbono em cada haste altera ligeiramente a condutividade em cada haste, mas visualmente, você não pode ver esta modificação. A passagem de radiação terahertz na frequência correta e polarização através da matriz permite a extração de informações codificadas na condutividade. "

No jornal da The Optical Society para pesquisas de alto impacto, Optica , os pesquisadores demonstraram seu novo método para ocultar informações de imagem em uma série de hastes impressas que parecem quase idênticas. Eles usaram a técnica para ocultar códigos QR em tons de cinza e de 64 cores, e até incorporou dois códigos QR em uma única imagem, com cada código visível usando uma polarização diferente. A olho nu, as imagens parecem uma série de linhas idênticas, mas quando visto com radiação terahertz, a imagem do código QR incorporado torna-se aparente.

"Nosso método muito fácil de usar pode imprimir padrões complexos de hastes com condutividade variável, "disse Nahata." Isso não pode ser feito facilmente, mesmo usando uma instalação de nanofabricação multimilionária. Um benefício adicional à nossa técnica é que ela pode ser executada de forma muito barata. "

Impressão de metamateriais

A nova técnica permite a impressão de diferentes formas que formam uma espécie de metamaterial - materiais sintéticos que exibem propriedades que normalmente não existem na natureza. Embora haja um grande interesse na manipulação de metamateriais para melhor controlar a propagação da luz, a maioria das técnicas requer equipamentos de litografia caros encontrados em instalações de nanofabricação para padronizar o material de uma forma que produza as propriedades desejadas.

Nahata e seus colegas desenvolveram anteriormente um método simples para usar uma impressora a jato de tinta pronta para usar para aplicar tintas feitas com prata e carbono, que pode ser comprado em lojas especializadas online. Eles queriam ver se sua técnica de impressão a jato de tinta poderia criar várias condutividades, um parâmetro que normalmente é difícil de modificar porque requer a mudança do tipo de metal aplicado em cada localização espacial. Fazer isso usando litografia padrão seria demorado e caro porque cada metal teria que ser aplicado em um processo separado.

"Enquanto estávamos imprimindo essas hastes, vimos que, em muitos casos, não podíamos dizer visualmente a diferença entre as diferentes condutividades, "disse Nahata." Isso levou à ideia de usar isso para codificar uma imagem sem a necessidade de abordagens de criptografia padrão. "

Criação de imagens ocultas

Para ver se eles poderiam usar o método para codificar informações, os pesquisadores imprimiram três tipos de códigos QR, cada 72 por 72 pixels. Para um código QR, eles usaram matrizes de hastes para criar nove condutividades diferentes, cada codificação para um nível de cinza. Quando eles imaginaram este código QR com iluminação terahertz, apenas 2,7 por cento das hastes deram valores diferentes dos projetados. Os pesquisadores também usaram bastonetes impressos em uma formação cruzada para criar dois códigos QR separados que poderiam ser lidos cada um com uma polarização diferente da radiação terahertz.

A equipe então criou um código QR colorido usando hastes não sobrepostas de três comprimentos diferentes para criar cada pixel. Cada pixel da imagem continha o mesmo padrão de hastes, mas variava em condutividade. Ao organizar as hastes de forma a minimizar erros, os pesquisadores criaram três códigos QR sobrepostos correspondentes aos canais de cores RGB. Como cada pixel continha quatro condutividades diferentes, cada uma correspondendo a uma cor, um total de 64 cores foi observado na imagem final. Os pesquisadores disseram que provavelmente poderiam alcançar até mais de 64 cores com melhorias no processo de impressão.

"Criamos a capacidade de fabricar estruturas que podem ter células adjacentes, ou pixels, com condutividades muito diferentes e mostrado que a condutividade pode ser lida com alta fidelidade, "disse Nahata." Isso significa que quando imprimimos um código QR, vemos o código QR e não qualquer desfoque ou sangramento de cores. "

Com as impressoras muito baratas (menos de US $ 60) usadas no papel, a técnica pode produzir imagens com resolução de cerca de 100 mícrons. Com impressoras um pouco mais caras, mas ainda disponíveis comercialmente, A resolução de 20 mícrons deve ser alcançável. Embora os pesquisadores usem códigos QR que são relativamente simples e pequenos, a técnica pode ser usada para incorporar informações em imagens mais complexas e detalhadas usando uma tela maior.

A equipe de Nahata usou radiação terahertz para ler as informações codificadas porque os comprimentos de onda nesta região são os mais adequados para obter imagens com a resolução disponível em impressoras jato de tinta comerciais. Os pesquisadores agora estão trabalhando para expandir sua técnica para que as imagens possam ser interrogadas com visíveis, em vez de terahertz, comprimentos de onda. Esse empreendimento desafiador exigirá que os pesquisadores construam novas impressoras que possam produzir hastes menores para formar imagens com resoluções mais altas.

Os pesquisadores também estão explorando a possibilidade de desenvolver recursos adicionais que podem tornar as informações incorporadas ainda mais seguras. Por exemplo, eles poderiam fazer tintas que precisariam ser aquecidas ou expostas à luz de um determinado comprimento de onda antes que a informação fosse visível usando a radiação terahertz apropriada.