Ученые СПбГУ создали инновационные наномаркеры, которые позволяют наносить на товары невидимые метки. Разработка поможет защитить ценные изделия от незаконного копирования.
Разработка химиков СПбГУ снизит количество подделок
доктор химических наук, профессор СПбГУ (кафедра лазерной химии и лазерного материаловедения)
По данным Федеральной таможенной службы РФ, в 2023 году на российских границах выявили почти 5 млн единиц контрафактной продукции. Инновационные защитные наномаркеры, разработанные учеными СПбГУ, помогут сократить количество фальсифицированных товаров, а такжеснизить репутационные и финансовые потери предпринимателей из-за наличия подделок на российском рынке.
Что собой представляют?
Защитные наномаркеры, созданные химиками Университета, — это невидимые глазу наночастицы для маркировки ценных изделий. Они представляют собой нанокристаллы оксидов, в структуру которых внедрено несколько редкоземельных ионов.
«Редкоземельные ионы — элементы со специфическим свечением. Они испускают сразу несколько полос люминесцентного излучения, каждая из которых находится в индивидуальной области светового спектра. Наличие нескольких таких ионов в структуре наномаркеров обеспечивает их богатой и сложной для копирования люминесценцией», — объясняет Алина Анвяровна Маньшина, один из авторов разработки, профессор СПбГУ (кафедра лазерной химии и лазерного материаловедения).
Такую метку можно считать сканирующим устройством (спектральным прибором) и получить данные о товаре, а также убедиться в его подлинности.
Как наносятся?
Для нанометок исследователи СПбГУ разработали легко реализуемый способ нанесения с помощью лазера и успешно опробовали его на металлических объектах. «Для создания метки металл покрывают порошком или пастой из наночастиц, на которые направляется лазерное излучение. Под воздействием лазера поверхность плавится, а при последующем остывании „захватывает“ нанокристаллы, в результате чего они впечатываются в металл», — рассказывает Алина Маньшина. Такую метку можно считать сканирующим устройством (спектральным прибором) и получить данные о товаре, а также убедиться в его подлинности.
Чем лучше аналогов?
Наномаркеры, синтезированные химиками СПбГУ, имеют несколько уровней защиты от злоумышленников. Во-первых, они невидимы невооруженным глазом, из-за чего фальсификаторам сложно определить их местоположение. Во-вторых, каждая защитная метка имеет уникальный состав и спектр свечения, который невозможно повторить, не обладая полным набором данных о структуре и содержимом наночастицы. В третьих, защитный знак нельзя незаметно удалить с товара, поскольку он с помощью лазера запечатан в металл.
Одна из возможных сфер применения наномаркеров — ювелирная
Наномаркеры также остаются стабильными практически при любых внешних условиях. Они устойчивы к химическому воздействию и повышенным температурам: плавиться и терять свойства начинают только при 1500–2000 оС. Поэтому их можно размещать в том числе на объектах, используемых в экстремальных условиях. Другие маркировки (например, на основе полимерных и квантовых точек) не обладают такими характеристиками.
Особый состав и структура наночастиц, созданных учеными СПбГУ,позволяют зашифровывать в них информацию: например, о категории изделия, составе, месте производства.
Алина Маньшина
доктор химических наук, профессор СПбГУ (кафедра лазерной химии и лазерного материаловедения):
«В метки в том числе можно „вшить“ характеристики, объединяющие несколько изделий. Скажем, если сотрудники фармацевтического предприятия планируют указывать на лекарственных препаратах, к какой фармакологической группе те относятся, они могут присвоить каждой категории препаратов обязательный редкоземельный ион и вносить его только в метки для соответствующих лекарств. Допустим, в защитные знаки всех антибиотиков — ион эрбий, в метки для анальгетиков — ион неодим».
При этом два других иона смогут шифровать дополнительные сведения, в частности форму препарата и его наименование. Такой функционал отсутствует у многих других типов маркировки.
Еще однопреимущество защитных наномаркеров, созданных химиками Университета, — легкость внедрения на производстве. Для синтеза наночастиц требуются широко распространенные и недорогие материалы и реагенты. Для нанесения меток на изделия достаточно стандартного лазерного оборудования, в большом ассортименте представленного на российском рынке.
Дополнительные возможности
Одна наночастица, разработанная учеными СПбГУ, способна служить маркировкой одновременно для нескольких изделий. Она светится по-разному в зависимости от того, какой из ионов в кристаллической решетке приводят в возбужденное состояние «сканером». Соответственно, уникальные люминесцентные сигналы одной и той же частицы можно присваивать разным товарам. Это упрощает и удешевляет производство нанометок.
Всего же на основе защитных наномаркеров химиков Университета можно создать порядка 1025 вариантов спектральных кодов. Это делает возможным применение наночастиц на неограниченном количестве производств, в том числе на предприятиях с широким ассортиментом.
Где можно применять?
Защитные наномаркеры уже сейчас можно использовать для маркировки изделий из металла и изделий в металлическом корпусе. Разработка подойдет ювелирным компаниям, предприятиям металлургической, металлообрабатывающей и машиностроительной промышленности.
Наномаркеры также потенциально можно использовать для маркировки денежных купюр, ценных бумаг, стеклянных и пластиковых товаров, объектов в упаковке из этих материалов (например, лекарственных препаратов в блистерах). Для этого потребуются дополнительные исследования, чтобы адаптировать метод нанесения наночастиц на подобные объекты.