Lanthanoid-basierte Sicherheitssubstanz | Plagiate lassen sich eindeutig identifizieren – wenn die Originale mit einer Substanz versetzt wurden, die Licht in unverkennbarer Weise aussendet.
Iris GehardFachjournalistin in München
Plagiate verursachen nicht nur wirtschaftlichen Schaden, sondern können auch gefährlich sein – beispielsweise, wenn es sich um Medikamente oder Autoteile handelt. Sicherheitsmarkierungen sollen Abhilfe schaffen und die Originale eindeutig identifizierbar machen. Doch werden sie mittlerweile selbst oft gefälscht. Die Swiss Authentication Research and Development AG (Sard), Tägerwilen/Schweiz, hat eine spezielle, Lanthanoid-basierte Substanz für Sicherheitsmarkierungen entwickelt, die dank eines hochkovalenten und dotierten Kristallgitters fälschungssicher ist. Ihre Zusammensetzung lässt sich mit individuellen Emissionsspektren maßschneidern und kann nur mit einem eigens für diese Anwendung entwickelten Laser-Messgerät detektiert und dechiffriert werden.
Die Substanz, die sogar in Glas eingebracht werden kann, lässt sich auch durch Reverse Engineering nicht nachbauen. Selbst über eine chemische Analyse, beispielsweise eine Röntgenstrukturanalyse, sind keine vollständigen Rückschlüsse auf die verwendeten Stoffe möglich. Das Material verfügt darüber hinaus über einen Datenspeicher, mit dem etwa Produkte oder Regionen durch individuelle Codes unterschieden werden können.
Fremdstoffe in kleinen Mengen verändern das Spektrum
„Die Substanz enthält eine kundenspezifische Mischung aus Lanthanoiden – also Oxisulfiden oder Oxifluoriden –, die ein sehr komplexes Kristallgitter bilden“, erläutert Dieter Ebert, CTO bei Sard. Bei der Herstellung werden in einem patentierten Dotationsverfahren zu einem definierten Zeitpunkt Fremdstoffe in kleinsten Mengen hinzugefügt, die das Emissionsspektrum maßgeblich verändern. Durch Anregung im UV- (Ein-Photonen-Absorption) oder IR-Bereich (Zwei-Photonen-Absorption) sendet die Substanz spezifische optische Spektren aus. Diese sind in einem zugehörigen Detektor hinterlegt und werden nur von diesem erkannt.
Alle Mischungen der Substanz sind stabil bei Temperaturen bis über 1700 °C, unempfindlich gegen Säuren, Basen und Strahlung, chemisch resistent bei korrosiven Stoffen sowie toxikologisch unbedenklich. Die Partikel, die in der Regel eine Größe von etwa 1 bis 10 µm aufweisen, gehen zudem keine Wechselwirkungen mit anderen Stoffen ein.
Das Laser-Messgerät, das die Sicherheitsmarkierung detektiert, besteht unter anderem aus einem Sensor-Messkopf mit optischem Lichtwellenleiter. Darin werden eine oder mehrere peltier-temperaturstabilisierte Laserquellen eingesetzt. Die elektronische, prozessgesteuerte Regelung ist integriert. Das digitale Präzisionsspektrometer ist mit einem gesuperten CCD-Chip und Antireflexions- sowie Order-Sorting-Filtern ausgestattet. Die eigene Software enthält die erforderlichen Mess-Algorithmen. Das virenfreie Betriebssystem verfügt über variable Schnittstellen und nutzt für Algorithmus und Kryptographie die FPGA-Technologie
Das Auslesen und Auswerten der Markierung erledigt das Messgerät nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip: „Die beiden unabhängigen Emissionsspektren der kundenspezifischen Substanz dienen als Schlüssel“, erläutert Ebert. Sie werden von den beiden unabhängigen Lasersystemen des Detektors angeregt und mit einer Auflösung von 0,2 nm gemessen. Das Schloss sind kryptographisch verschlüsselte Informationen im Gerät. Nur wenn die richtige Substanz erkannt wird, zeigt ein geschützter Algorithmus die kundenspezifische Information auf dem Display des Detektors an. Diese Funktion gewährleistet eine sichere Authentifizierung.
Zur eindeutigen Identifikation der Originalsubstanz trägt bei, dass die Emissionsspektren dabei nicht nur nach den Kategorien Pattern, Peak und Single Peak ausgewertet werden. Der Detektor verfügt zusätzlich über die Funktion des Fadings. Nach dem Ausschalten der Laserquelle fällt das von der Substanz ausgesendete Signal innerhalb gewisser Zeit in sich zusammen. „Mit der Fading-Funktion lässt sich überprüfen, wie schnell ein Impuls beim Abschalten der Quelle gegen Null geht oder wie zwei Peaks im Verhältnis zueinander abfallen“, erläutert der Experte. So lasse sich eindeutig bestimmen, ob es sich um eine Originalsubstanz von Sard handelt oder um eine Fälschung, die ähnliche Peaks produziert. Das Gerät vergleicht auch die Ergebnisse aller Messmethoden: Nur wenn Muster, Peaks, Digitalisierung des Signals und Fading eindeutig mit der Originalsubstanz übereinstimmen, erfolgt die Freigabe des Produkts.
Kunststoffe, Glas und Metalllassen sich kennzeichnen
Überprüft wird auch die Konzentration der Substanz, so dass sie nicht abgekratzt und auf ein neues Produkt aufgetragen werden kann. Die Substanz lässt sich in verschiedenen Druckverfahren oder Herstellungsprozessen anwenden, mit Hilfe eines Trägerstoffes in der richtigen Konzentration untrennbar auf das Zielprodukt auf- oder sogar in das Material einbringen und eignet sich für unterschiedliche Werkstoffe. „Bei Kunststoffen arbeiten wir mit Masterbadges, bei Glas wird die Substanz direkt zur Glasschmelze gegeben“, erklärt Ebert. Farben wird die Substanz in einer berechneten Konzentration und mit der erforderlichen Partikelgröße beigemischt. Bei Metall gibt es sowohl die Möglichkeit, die Substanz auf Aluminiumoxidbasis aufzubringen, als auch mit einer Farbmarkierung zu arbeiten oder Etiketten anzubringen. „In vielen Fällen ist das Einbringen in ein bestehendes Etikett die einfachste und unkomplizierteste Lösung“, so Ebert.
In der Kombination von verschiedenen Lanthanoid-Molekülen können Daten bis zu mehreren Megabyte auf der Substanz gespeichert werden. So können Kunden, Produkte oder Regionen durch individuelle Codes unterschieden werden. „Der aufwendigste Code, den wir so entwickelt haben, war für eine militärische Anwendung, bei der verschiedene biometrische Daten in einer Zahnfüllung gespeichert wurden“, erklärt Ebert. Die Informationen können nicht mehr verändert, sondern nur durch enorme Hitze zerstört werden. ■
Teilen:
