ENG: Counterfeiting is a serious problem affecting a wide range of industries – from medicine to electronics, inflicting enormous economic losses, posing safety concerns and putting health at risk. Counterfeiters and anti-counterfeiters are now locked in a technological arms race. Despite anti-counterfeiting tools becoming more and more high-tech – including holograms, thermochromic ink and radio frequency identification tags, fake products are becoming harder and harder to tell apart from the genuine articles because counterfeiters are using increasingly advanced technology.
Recently, a team of researchers led by Dr Zhiqin Chu of the Department of Electrical and Electronic Engineering of the University of Hong Kong, together with Professor Lei Shao of the School of Electronics and Information Technology of Sun Yat-sen University, and Professor Qi Wang from Dongguan Institute of Opto-Electronics of Peking University developed a pioneering technological solution that counterfeiters have no response to.
Dr Chu’s team created diamond-based anti-counterfeiting labels that are unique and known in the industry as PUFs – Physically Unclonable Functions. The team made these labels by planting tiny artificial diamonds – known as diamond microparticles, on a silicon plate using a method called Chemical Vapour Deposition. The diamond microparticles, all different in shape and size, form a unique pattern when they scatter on the silicon substrate. Such pattern is impossible to replicate and therefore scatters light in a unique way. Put simply, it forms a unique “fingerprint” than can be scanned using a phone.
The second level of uniqueness, and hence security, comes from the fact that these diamond microparticles have defects known as silicon-vacancy (SiV) centers. SiVs give diamond microparticles a unique optical property – they emit near-infrared photoluminescence when a green light is shone on them, which makes them easily identifiable. These unique optic signatures can then be combined and digitized into codes of very high sophistication and security that can be read by a simple smartphone scanner and/or a confocal fluorescence microscope.
Very importantly, these diamond-based labels are highly suitable for the use in commercial products as they are extremely tough – in the trials they withstood heat, the action of chemicals and physical damage. And, they are cheap – it costs just one US dollar to make 10,000 such labels of 200 µm × 200 µm dimensions. Moreover, because they are made from diamonds, these anti-copying labels would enhance the value of the product.
RO: Contrafacerea este o problemă gravă care afectează o gamă largă de industrii – de la medicamente la electronice, provocând pierderi economice enorme, ridicând probleme de siguranță și punând în pericol sănătatea. Falsificatorii și cei care luptă împotriva contrafacerii se află în prezent într-o cursă a înarmării tehnologice. În ciuda faptului că instrumentele de combatere a contrafacerii devin din ce în ce mai performante – inclusiv hologramele, cerneala termocromică și etichetele de identificare prin radiofrecvență, produsele contrafăcute devin din ce în ce mai greu de distins de articolele autentice, deoarece falsificatorii folosesc o tehnologie din ce în ce mai avansată.
Recent, o echipă de cercetători condusă de Dr. Zhiqin Chu de la Departamentul de Inginerie Electrică și Electronică al Universității din Hong Kong, împreună cu profesorul Lei Shao de la Școala de Electronică și Tehnologia Informației a Universității Sun Yat-sen și profesorul Qi Wang de la Institutul de Optoelectronică din Dongguan al Universității din Peking au dezvoltat o soluție tehnologică de pionierat la care falsificatorii nu au niciun răspuns.
Echipa doctorului Chu a creat etichete anti-falsificare pe bază de diamante, care sunt unice și cunoscute în industrie sub numele de PUF – Physically Unclonable Functions (funcții fizic neclonabile). Echipa a realizat aceste etichete prin plantarea unor diamante artificiale minuscule – cunoscute sub numele de microparticule de diamant – pe o placă de siliciu, folosind o metodă numită depunere chimică în fază de vapori. Microparticulele de diamant, toate diferite ca formă și dimensiune, formează un model unic atunci când se împrăștie pe substratul de siliciu. Un astfel de model este imposibil de reprodus și, prin urmare, împrăștie lumina într-un mod unic. Mai simplu spus, formează o “amprentă digitală” unică care poate fi scanată cu ajutorul unui telefon.
Al doilea nivel de unicitate și, prin urmare, de securitate, provine din faptul că aceste microparticule de diamant au defecte cunoscute sub numele de centre de siliciu-vacant (SiV). SiV-urile conferă microparticulelor de diamant o proprietate optică unică – acestea emit fotoluminescență în infraroșu apropiat atunci când o lumină verde este îndreptată asupra lor, ceea ce le face ușor de identificat. Aceste semnături optice unice pot fi apoi combinate și digitizate în coduri de un grad foarte ridicat de sofisticare și securitate, care pot fi citite de un simplu scanner de smartphone și/sau de un microscop confocal cu fluorescență.
Foarte important, aceste etichete pe bază de diamant sunt foarte potrivite pentru utilizarea în produse comerciale, deoarece sunt extrem de rezistente – în cadrul testelor au rezistat la căldură, la acțiunea substanțelor chimice și la deteriorări fizice. În plus, ele sunt ieftine – costă doar un dolar american pentru a produce 10.000 de astfel de etichete cu dimensiuni de 200 µm × 200 µm. În plus, deoarece sunt realizate din diamante, aceste etichete anticopiere ar spori valoarea produsului.
Source (The University of Hong Kong, “HKU Engineering team uses diamond microparticles to create high security anti-counterfeit labels”, 30.07.2023)
Paper: Zhang, T., Wang, L., Wang, J., Wang, Z., Gupta, M., Guo, X., Zhu, Y., Yiu, Y.C., Hui, T.K., Zhou, Y. and Li, C., 2023. Multimodal dynamic and unclonable anti-counterfeiting using robust diamond microparticles on heterogeneous substrate. Nature Communications, 14(1), p.2507.
