[發明專利]一種全色域結構色加密模塊及其制備方法

有效

• 申請號: 202111623154.2
• 申請日: 2021-12-28
• 公開（公告）號: CN114351236B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王祎;黃星淇;黃雨蝶;和世佳;王文鑫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C25F3/20
• 分類號: C25F3/20;C25D11/10;C25D11/12;C25D11/16;C23C14/18;C23C14/04;B82Y20/00;B82Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種全色域結構色加密模塊及其制備方法，所述模塊為三層薄膜結構，鋁基底作為反射層，位于結構色模塊的最底層；氧化鋁薄膜作為介質層，位于結構色模塊的中間；貴金屬層作為解密層，位于結構色模塊的最上層；通過調節介質層厚度控制信息與背景的顏色差異，通過貴金屬層的沉積與擦除，實現對顏色信息的呈現與隱藏，AAO的短程有序納米結構有助于降低顏色的角度依賴性，AAO堅硬、耐腐蝕的特性能夠提高結構色模塊的壽命，實現加密模塊的重復使用。本發明鑒于該結構色模塊采用的陽極氧化鋁材料，其具有較高的硬度，耐腐蝕、耐磨損，能夠有限延長模塊使用壽命，樣品重復顯現及擦除信息后，可以重復利用。

技術領域

本發明屬于納米光子學技術領域，具體涉及一種可加密的全色域結構色模塊及其制備方法。該加密模塊制備方法簡便，不僅能夠做到裸眼的圖像及文字加密，即便是在高精度納米級表征方法下也很難破解。通過簡單的蒸鍍貴金屬材料即可實現解密，顯示信息。該加密模塊的納米結構及制備材料使其具有加密性質及顏色的低角度依賴特性。

背景技術

信息加密技術是利用數學或物理的手段，對信息的傳輸和存儲過程進行保護，以防止信息泄漏的技術。在光學加密系統中，光波傳輸時受到衍射限制，必然伴隨著衍射現象的發生，并且能夠提供波長、振幅、相位、偏振態、空間頻率等參數，系統可以將這些參數作為系統的加密密鑰，借助密鑰的作用，依據光學運算及光學變換進行加密圖像及文字的處理，只有得到密鑰才能將密文還原出明文信息。基于光學或納米光子學方法實現加密，可以有兩種方式，一種是對信息進行轉換，另一種是對信息進行隱藏。目前，光學轉換加密方法主要包括三種：雙隨機相位編碼加密技術，基于分數傅里葉變換的加密技術和基于聯合變換相關器的光學加密系統。上述各系統技術門檻較高，解密時長依賴于設備的計算能力。光學隱藏加密方法是基于微納功能序構對光學信號進行微調，利用全息技術或相位調控實現信息隱藏。該類方法對微納功能序構的要求較高，加工過程中需要價格昂貴的聚焦離子束設備或電子束刻蝕設備，同時，微納結構的樣品面積受限，加工時長較長。這就需要我們發掘一種便捷高效的信息加密方法，能夠直接實現圖像或文字的顯現與加密。

結構色又稱為物理色，是通過人工構筑的亞波長結構使光波發生折射、漫反射、衍射或干涉，實現特定波長的增強或抑制，進而產生各種顏色。具體原理涉及到光子晶體、局域表面等離子體共振(LSPRs)、Mie共振、Fabry-Perot干涉和來自二維周期晶格的Rayleigh-Wood衍射異常等。人工結構色的高穩定性、可調性和功能化兼容性等優點，激發了其在全彩濾光片、偏振片、宏觀彩色全息圖、電致變色器件和彩色印刷等領域的應用，在基礎科學和應用技術方面都產生了可觀的收益，對下一代彩色印刷技術具有重要的推動潛力。基于人工結構色與微納結構密切相關的特性，我們可以通過對微納結構的調控實現人工結構色的加密。

在人工結構色領域中，衡量顯色優劣的指標主要包括飽和度、亮度和色域大小。盡管已有研究成果在分辨率、顏色品質、色域等表現良好，但仍然受到角度、偏振以及制備工藝繁瑣昂貴等條件的限制。此外，人工結構色器件在樣品尺寸，分辨率以及成本上較難兼顧。電子束光刻和激光直寫技術的誕生，制備出可定制化和超高分辨率(突破衍射極限)結構色圖案，但其樣品仍然存在尺寸有限的問題。為了提高結構色技術的商業化，納米壓印、注塑、壓花和大面積化學/物理氣相沉積等批量生產技術應運而生。這些方法復刻模板結構得到高分辨率圖案，適用于產生大面積結構色圖案，但還需要進一步開發以提高顯色的重復性。因此，人工結構色器件的優化仍存在很大的進步空間，其在信息與文字加密應用方面也需要更為準確的調控方法，最終實現在非密鑰條件下信息的有效隱藏，在密鑰條件下，能夠便捷的獲取正確的信息。

發明目的

本發明涉及一種全色域結構色加密模塊，目的在于克服光學加密模塊制備復雜的問題，實現納米尺度下都難以分辨的加密信息，在高質量顯色的基礎上，實現人工結構色的加密。

本發明的目的是這樣實現的：