Nano-zlato v tehotenskom teste - WELT
11. diel série o nanotechnológiách: Od okien kostola po pasy zabezpečené proti falšovaniu
Už v stredoveku ľudia používali nanostruktúry bez toho, aby si to uvedomovali: Na zafarbenie skiel kostolných okien použili kovy. Jasné farby vytvárajú drobné kovové zhluky, ktoré majú veľkosť iba desať až 50 nanometrov.
Stredovekí sklári vyrábali nanočastice zmiešaním kovového prachu, vody a kyseliny trieslovej získanej z ihličnatého dreva. Alchymisti vďačia za poznatok, že farby sa dajú vyrobiť týmto spôsobom: Pri pokuse o výrobu zlata narazili na veľa neočakávaných vlastností vytúžených drahých kovov.
Za farebný efekt je zodpovedná takzvaná povrchová plazmónová rezonancia. Povrchové elektróny kovu sú uvádzané do kmitania dopadajúcim svetlom, pričom sú absorbované iba určité vlnové dĺžky svetla. Zvyšné frekvencie spôsobujú, že sklo vyzerá farebne. Farba, ktorú vnímate, závisí od použitých kovových častíc: napríklad rubínovej červenej sa dosahuje malými zlatými časticami, zatiaľ čo strieborné častice spôsobujú, že sklo vyzerá žiarivo žlté.
V biomedicínskom výskume sa vlastnosť absorpcie svetla malých častíc zlata používa na detekciu biomolekúl. Keď sa častice vzácneho kovu spoja s protilátkami, tieto štruktúry sú označené. Značku je možné rozoznať podľa bieleho svetla: kovové častice majú farebnú farbu.
Takéto kovové častice spojené s protilátkami sa používajú aj v tehotenských testoch: častice nanogoldu sú v testovacom prúžku jemne distribuované. Protilátka naviazaná na časticu rozpoznáva „luteinizačný hormón“, molekulu, s ktorou je možné zistiť začínajúce tehotenstvo. Ak je tento hormón prítomný v moči, nanogoldové častice sa hromadia v priezore a vytvárajú červený pruh.
Teraz je známe, že zlato sa môže javiť nielen rubínovo červené, ale vo všetkých farbách spektra. Farba závisí hlavne od veľkosti, ale aj od tvaru častíc. Obzvlášť vysoká koncentrácia zlatých častíc v tehotenskom teste znamená, že prúžok sa namiesto červenej farby javí ako modrý. Stredovekí sklári však počas procesu opaľovania vyrábali iba jednu formu klastra zlata, a preto dostávali iba rubínovo červené okenné sklo.
Biotechnologická spoločnosť November AG so sídlom v Erlangene teraz preniesla tento prístup z molekulárnej biologickej diagnostiky do oblasti bezpečnosti a kódovacej technológie: Na výrobu „nano vodoznakov“ využívajú plazmónovú rezonanciu kovových častíc veľkosti nano. Za týmto účelom sa kovové častice nanášajú na zrkadlový základ na rôzne vzdialenosti a potom sa prekrývajú utesnenou krycou vrstvou. Celý povlak je hrubý iba niekoľko stoviek nanometrov a je necitlivý na teplo, chemikálie a mechanické vplyvy.
Za účelom výroby rôznych kódov je možné meniť veľké množstvo parametrov, napríklad typ a veľkosť kovových častíc alebo hrúbku zrkadlových a rozperných vrstiev. Pre každý z týchto parametrov existujú rôzne možnosti, ktoré je možné podľa potreby kombinovať: Výsledkom sú milióny rôznych kódov. A sú už viditeľné voľným okom: každý takto vytvorený povrch má svoje vlastné farebné spektrum, v ktorom chýba úzky rozsah vlnových dĺžok.
Rôzne vrstvy nano vodoznaku navyše vytvárajú dojem takzvaných nakláňacích farieb: v závislosti od uhla, pod ktorým sa pozeráte na povrch, sa farebný dojem mení - napríklad zo sýtej fialovej na škvrnitú zelenú.
Tieto zmeny vo farebnom spektre je možné merať pomerne jednoduchým spôsobom: biele svetlo je vyžarované na značku z rôznych uhlov a kód je určený z odrazeného farebného spektra. Jednoduchá otázka znie: ktorá vlnová dĺžka chýba? Vedci z novembra a spoločnosti Siemens vyvinuli vhodný merací prístroj a predstavili ho tento týždeň.
S nano vodoznakom majú byť pečate, štítky a čipové karty zabezpečené proti falšovaniu. Pretože napríklad „farby“, z ktorých je vytvorené logo spoločnosti, pre tento nano vodoznak, sú pre toto jedno logo veľmi špecifické - je možné kód niekoľkých miliónov.
Každý, kto by chcel sfalšovať takéto nano logo, by musel skutočne vyskúšať veľa možností. A tiež poznať správnu technológiu. Ale aj s týmito vedomosťami by bolo falšovanie náročné, vysvetľuje chemik Georg Bauer z novembrovej spoločnosti. Identické logo je možné vyrobiť iba s pôvodným produkčným systémom, pretože každý systém počas výroby zanecháva svoj vlastný „odtlačok prsta“.
Najskôr prídu na trh bezpečnostné fólie od weidenskej spoločnosti Hueck s novým nano vodoznakom. Táto novinka bola predstavená vo februári v USA na veľtrhu Banknote 2003. Dôležitou súčasťou bankoviek sú už aj ďalšie ochranné fólie.
Mníchovský výrobca čipov Infineon v súčasnosti vykonáva posledné technické skúšky spolu s novembrom: Aby boli vhodné pre moduly čipových kariet, malé zlaté štítky na bankových a telefónnych kartách, vrstvy nano vodoznaku musia byť odolné proti oderu a elektricky vodivé.
Od jesene 2003 môžu byť podľa Petera Stampku, marketingového riaditeľa spoločnosti Infineon, prvé kreditné karty vybavené modulmi zabezpečenými proti falšovaniu. Ďalšími možnými aplikáciami sú digitálne preukazy totožnosti alebo vodičské preukazy vo formáte čipovej karty.
Ďalšia časť v stredu: Nanovision