Les chercheurs ont développé un moyen d'utiliser des imprimantes à jet d'encre commerciales et de l'encre facilement disponible pour imprimer des images cachées qui ne sont visibles que lorsqu'elles sont éclairées par des ondes polarisées de manière appropriée dans la région térahertz du spectre électromagnétique. La méthode peu coûteuse pourrait être utilisée comme un type d'encre invisible pour masquer des informations dans des images d'apparence normale, permettant de distinguer les objets authentiques des contrefaçons, par exemple.

"Nous avons utilisé de l'argent et de l'encre de carbone pour imprimer une image composée de petites tiges d'environ un millimètre de long et de quelques centaines de microns de large, " a déclaré Ajay Nahata de l'Université de l'Utah, chef de l'équipe de recherche. "Nous avons constaté que le fait de changer la fraction d'argent et de carbone dans chaque tige modifie légèrement la conductivité de chaque tige, mais visuellement, vous ne pouvez pas voir cette modification. Le passage du rayonnement térahertz à la fréquence et à la polarisation correctes à travers le réseau permet d'extraire les informations codées dans la conductivité."

Dans le journal de la Optical Society pour la recherche à fort impact, Optique , les chercheurs ont démontré leur nouvelle méthode pour masquer les informations d'image dans un ensemble de tiges imprimées qui semblent toutes presque identiques. Ils ont utilisé la technique pour masquer à la fois les codes QR en niveaux de gris et 64 couleurs, et même intégré deux codes QR dans une seule image, avec chaque code visible en utilisant une polarisation différente. À l'œil nu, les images ressemblent à un ensemble de lignes identiques, mais vu avec un rayonnement térahertz, l'image du code QR intégré devient apparente.

"Notre méthode très simple d'utilisation permet d'imprimer des motifs complexes de tiges de conductivité variable, " a déclaré Nahata. " Cela ne peut pas être facilement fait même en utilisant une installation de nanofabrication de plusieurs millions de dollars. Un avantage supplémentaire de notre technique est qu'elle peut être exécutée à très peu de frais. »

Impression de métamatériaux

La nouvelle technique permet l'impression de différentes formes qui forment un type de métamatériau - des matériaux synthétiques qui présentent des propriétés qui n'existent généralement pas dans la nature. Bien qu'il y ait un grand intérêt à manipuler les métamatériaux pour mieux contrôler la propagation de la lumière, la plupart des techniques nécessitent un équipement de lithographie coûteux que l'on trouve dans les installations de nanofabrication pour modeler le matériau de manière à produire les propriétés souhaitées.

Nahata et ses collègues ont précédemment développé une méthode simple pour utiliser une imprimante à jet d'encre standard pour appliquer des encres à base d'argent et de carbone, qui peuvent être achetés dans des magasins spécialisés en ligne. Ils voulaient voir si leur technique d'impression à jet d'encre pouvait créer diverses conductivités, un paramètre qui est généralement difficile à modifier car il nécessite de changer le type de métal appliqué à chaque emplacement spatial. Faire cela en utilisant la lithographie standard prendrait du temps et serait coûteux car chaque métal devrait être appliqué dans un processus séparé.

« Alors que nous imprimions ces tiges, nous avons vu que, dans de nombreux cas, nous ne pouvions pas faire visuellement la différence entre les différentes conductivités, " a déclaré Nahata. " Cela a conduit à l'idée d'utiliser ceci pour coder une image sans avoir besoin d'approches de cryptage standard. "

Création d'images cachées

Pour voir s'ils pouvaient utiliser la méthode pour encoder des informations, les chercheurs ont imprimé trois types de codes QR, chacun 72 par 72 pixels. Pour un code QR, ils ont utilisé des réseaux de tiges pour créer neuf conductivités différentes, chaque codage pour un niveau de gris. Lorsqu'ils ont imagé ce code QR avec un éclairage térahertz, seulement 2,7 pour cent des tiges ont donné des valeurs différentes de ce qui avait été conçu. Les chercheurs ont également utilisé des tiges imprimées en croix pour créer deux codes QR distincts pouvant chacun être lus avec une polarisation différente du rayonnement térahertz.

L'équipe a ensuite créé un code QR couleur en utilisant des tiges non superposées de trois longueurs différentes pour créer chaque pixel. Chaque pixel de l'image contenait le même motif de tiges mais variait en conductivité. En disposant les tiges de manière à minimiser les erreurs, les chercheurs ont créé trois codes QR qui se chevauchent correspondant aux canaux de couleur RVB. Parce que chaque pixel contenait quatre conductivités différentes qui pouvaient chacune correspondre à une couleur, un total de 64 couleurs a été observé dans l'image finale. Les chercheurs ont déclaré qu'ils pourraient probablement obtenir encore plus de 64 couleurs avec des améliorations du processus d'impression.

"Nous avons créé la capacité de fabriquer des structures qui peuvent avoir des cellules adjacentes, ou pixels, avec des conductivités très différentes et montré que la conductivité peut être lue avec une grande fidélité, " a déclaré Nahata. " Cela signifie que lorsque nous imprimons un code QR, nous voyons le code QR et pas de flou ou de saignement de couleurs."

Avec les imprimantes très bon marché (moins de 60 $) utilisées dans le journal, la technique peut produire des images avec une résolution d'environ 100 microns. Avec des imprimantes un peu plus chères mais toujours disponibles dans le commerce, Une résolution de 20 microns devrait être réalisable. Bien que les chercheurs aient utilisé des codes QR relativement simples et petits, la technique pourrait être utilisée pour intégrer des informations dans des images plus complexes et détaillées à l'aide d'un canevas plus grand.

L'équipe de Nahata a utilisé un rayonnement térahertz pour lire les informations codées, car les longueurs d'onde dans cette région sont les mieux adaptées à l'imagerie de la résolution disponible auprès des imprimantes à jet d'encre commerciales. Les chercheurs travaillent maintenant à étendre leur technique afin que les images puissent être interrogées avec le visible, plutôt que térahertz, longueurs d'onde. Cette entreprise difficile nécessitera que les chercheurs construisent de nouvelles imprimantes capables de produire des bâtonnets plus petits pour former des images avec des résolutions plus élevées.

Les chercheurs explorent également la possibilité de développer des capacités supplémentaires qui pourraient rendre les informations intégrées encore plus sécurisées. Par exemple, ils pourraient fabriquer des encres qui pourraient devoir être chauffées ou exposées à la lumière d'une certaine longueur d'onde avant que l'information ne soit visible en utilisant le rayonnement térahertz approprié.