POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수?기계공학과 통합과정 김주훈 씨 연구팀이 자외선과 가시광선 영역에서 동시에 작동하는 암호화 디바이스 시스템을 개발해 미국화학회 국제학술지 ‘ACS 나노(ACS Nano)’에 발표했다고 3일 밝혔다.
 ▲ 자외선과 가시광선에서 각각 작동하는 벡토리얼 다층 메타홀로그램 (C) 포스텍 |
이 시스템을 이용하면 지폐나 여권 등의 위조를 더욱 효과적으로 막을 수 있을 것으로 기대된다.
메타표면을 활용하려면, 메타표면을 구성하는 구조체 하나가 빛의 파장보다 작은 크기여야 한다. 그러나 자외선은 파장이 매우 짧아 이에 맞는 구조체를 만들기 어려웠다. 게다가 메타표면에 주로 사용되는 실리콘과 같은 물질이 자외선을 쉽게 흡수한다는 점도 한계로 꼽혔다.
연구팀은 자외선을 잘 흡수하는 성질이 있어 그간 가시광선 영역에서만 사용됐던 질화규소의 물성을 조절해 흡수를 줄였다. 그리고 이 물질로 자외선 레이저를 쏘면 이미지가 선명하게 보이는 메타홀로그램을 만들어냈다. 그 후 전자빔 리소그래피 오버레이 기술을 통해 각각 자외선과 가시광선 영역에서 작동하는 메타홀로그램 두 개를 합쳐 제품의 고유 번호를 나타내는 위변조 방지 장치를 만들었다.
이 위변조 방지 장치에 자외선이나 가시광선 레이저를 비추면 각각 다른 편광(polarization) 상태를 가지는 이미지가 보인다. 가시광선 레이저를 비추었을 때 나타나는 홀로그램은 열쇠 역할을 하며, 열쇠의 정보를 자외선 편광판에 입력하여 자외선 빛을 비추면 특정 숫자들이 사라진다. 이 숫자들이 바로 고유 번호가 된다.
이 암호화 시스템은 눈에 보이지 않는 자외선을 이용하기 때문에 해독이 어렵고, 위변조를 확인할 수 있는 고유 번호나, 비밀번호가 노출될 가능성 또한 줄어든다는 특징이 있다. 또, 두 개의 메타표면을 쌓음으로써 저장할 수 있는 이미지와 정보의 수도 크게 늘어났다.
노준석 교수는 “눈에 보이지 않는 자외선의 특성을 이용해 한층 성능이 높은 광학 암호화 시스템을 개발했다”며 “이 연구는 가시광선 이상의 긴 파장 영역으로 제한돼 있었던 기존의 메타표면 연구를 자외선 영역으로 넓힐 기반이 될 것”이라고 말했다.
또 그는, “해당 컨셉은 지폐나 여권 등에 사용될 수 있는 미래 보안기술로 사용될 수 있도록 유관 기관들과 검토 중”이라고 덧붙였다.
한편, 이 연구성과는 삼성미래기술육성센터의 지원을 받아 이뤄졌다.
<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>
Professor Jun-seok Noh's team at POSTECH developed a meta-surface forgery prevention device that works simultaneously with ultraviolet and visible light
POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) is a research team led by Professor Jun-seok Noh of the Department of Mechanical Engineering and Department of Chemical Engineering and Joo-hoon Kim, an integrated course of the Department of Mechanical Engineering, developed an encryption device system that simultaneously operates in the ultraviolet and visible light regions, and published the ACS Nano, an international academic journal of the American Chemical Society. )' was announced on the 3rd.
This system is expected to more effectively prevent counterfeiting of banknotes and passports.
In order to utilize the metasurface, one structure constituting the metasurface must have a size smaller than the wavelength of light. However, the wavelength of ultraviolet light is very short, making it difficult to construct a structure suitable for it. In addition, the fact that materials such as silicon, which are mainly used for metasurfaces, easily absorb ultraviolet light was also cited as a limitation.
The research team reduced the absorption by adjusting the physical properties of silicon nitride, which has been used only in the visible light region, because it has the property of absorbing ultraviolet rays well. And when an ultraviolet laser is irradiated with this material, a meta-hologram is created in which the image is clearly visible.
Then, through electron beam lithography overlay technology, two meta-holograms, each operating in the ultraviolet and visible light regions, were combined to create an anti-counterfeiting device indicating the unique number of the product.
When an ultraviolet or visible laser is irradiated on this forgery prevention device, images with different polarization states are displayed. The hologram that appears when the visible light laser is irradiated acts as a key, and when the key information is input into the UV polarizer and irradiated with UV light, certain numbers disappear. These numbers are the unique numbers.
Since this encryption system uses invisible ultraviolet rays, it is difficult to decrypt, and the possibility of exposing a unique number or password that can confirm forgery or falsification is also reduced. In addition, by stacking two metasurfaces, the number of images and information that can be stored is greatly increased.
Professor Noh Jun-seok said, “We have developed an optical encryption system with higher performance by using the invisible characteristics of ultraviolet rays. It will be,” he said.
He added, "The concept is under review with relevant organizations so that it can be used as a future security technology that can be used for banknotes and passports."
Meanwhile, this research achievement was made with support from the Samsung Future Technology Development Center.
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