CN109598322A - 一种利用纳米技术对信息进行加密读写的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，包括将信息加密写入载体的过程，以及对所述载体上的所述信息进行解密的过程，其中，所述将信息加密写入载体的过程包括：基底预处理，镀膜，预处理光敏分子，吸附光敏分子层，写入加密信息，覆盖截止层；所述对所述载体上的所述信息进行解密的过程包括：利用光谱二维成像(Image)技术或扫描成像(Mapping)技术，以预先确定的两种以上目标新分子的指纹谱为扫描对象利用所述低频激光扫描所述载体，得到所述两种以上目标新分子的特定排列，实现对所述信息的解密。结合光敏技术和光谱检测实现信息的加密和解密，加密信息的精细度高，隐蔽性强，破解加密信息的难度高。

Description

一种利用纳米技术对信息进行加密读写的方法
技术领域
本发明涉及纳米技术领域，特别是涉及一种利用纳米技术对信息进行加密读写的方法。
背景技术
近几年，信息加密技术或依赖对电子信号的加密，或对原有信息进行算法加密。但是，这些技术被大家熟知而相较而言容易被破解。随着对纳米技术领域的研究，有研究表明可以使用纳米刻蚀等方法微创基底平面来实现绘制图形。但是，尚没有结合纳米技术实现信息加密的技术研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用纳米技术对信息进行加密读写的方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
为实现上述目的，本发明提供一种利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，包括将信息加密写入载体的过程，以及对所述载体上的所述信息进行解密的过程，其中，
所述将信息加密写入载体的过程包括：基底预处理，镀膜，预处理光敏分子，吸附光敏分子层，写入加密信息，覆盖截止层；
其中，所述基底预处理包括：选取硬质材料作为基底，对所述基底的表面进行抛光、清洗；
所述镀膜包括：在所述基底的表面镀制贵金属单质、复合金属、石墨烯或半导体材料薄膜，用于增强信息写入和读取的效果，并将所述薄膜浸入醇类或超纯水溶剂中使用超声机超声处理，使所述薄膜表面易于吸附分子；
所述预处理光敏分子包括：将预先选择的两种以上光敏分子的溶剂混合，并用搅拌机搅拌使所述两种以上光敏分子的溶剂混合均匀；
所述吸附光敏分子层包括：利用气相沉积方式、旋转涂抹方式或者将镀膜后的所述基底浸泡入混合均匀的所述两种以上光敏分子的溶剂中然后置于暗室干燥的方式在所述薄膜表面均匀吸附所述两种以上光敏分子；所述两种以上光敏分子中的第一光敏分子对应第一特定频率，第N光敏分子对应第N特定频率，N大于等于2小于等于M，M为光敏分子的种数；
所述写入加密信息包括：利用与第一光敏分子对应的第一特定频率的激光照射所述光敏分子层的第一区域，利用与第K光敏分子对应的第K特定频率的激光照射所述光敏分子层的第K区域，K大于等于2小于等于M；其中所述第一特定频率为最低特定频率，用于在所述第一区域产生一种新分子，次低特定频率的激光用于在照射区域内产生两种新分子，依次递增，最高特定频率的激光用于在照射区域内产生M种新分子；利用不同特定频率的激光并且控制激光的移动，将所述需要加密的信息转换为不同区域的新分子的特定排列，实现对所述信息的加密；
所述覆盖截止层包括：在写入所述信息后的所述光敏分子层覆盖截止层，用于阻断环境中所含大于所述最低特定频率的电磁波，但允许用于读取所述加密的信息的低频光的透过；
所述载体包括所述基底、薄膜、光敏分子层和所述截止层；
所述对所述载体上的所述信息进行解密的过程包括：利用光谱二维成像(Image)技术或扫描成像(Mapping)技术，以预先确定的两种以上目标新分子的指纹谱为扫描对象利用所述低频激光扫描所述载体，得到所述两种以上目标新分子的特定排列，实现对所述信息的解密。
优选的，所述硬质材料包括硅、石英、云母、金、银、铜、铝、玻璃和合金。
优选的，所述抛光、清洗包括使用超纯水、无水乙醇、丙酮、无水乙醇、超纯水进行超声清洁。
优选的，在所述基底的表面镀制贵金属单质、复合金属、石墨烯或半导体材料薄膜包括：
采用包括电阻式蒸发、电子束蒸发、电弧蒸发、激光蒸发、空心阴极蒸发在内的真空蒸发装置、包括溅射沉积、离子镀、反应蒸发沉积、离子束辅助沉积、离化团束沉积、等离子体浸没式离子沉积在内的物理气相沉积、包括高温和低温化学气相沉积装置、低压化学气相沉积装置、激光辅助化学气相沉积装置、金属有机化合物化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积在内的化学气相沉积或旋转涂抹法镀制所述薄膜。
优选的，所述写入加密信息包括：
在暗室环境下，使用扫描近场光学显微镜或针尖增强拉曼光谱、或者直接使用具有纳米尺寸光斑的激光照射所述光敏分子进行信息写入，调节激光频率至所述特定频率以上，诱导探针下方纳米级区域或所述纳米尺寸光斑范围的分子反应生成所述新分子；
根据所述需要加密的信息确定所述探针或所述光斑的移动轨迹，使得生成的所述新分子构成特定的加密数字、文字或图案信息。
优选的，所述截止层为具有热稳性、抗氧化性的纳米薄膜，保证所述载体在储存过程中不会变性失去加密信息。
优选的，所述截止层的材料为选择性滤光的二维材料。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
利用纳米技术进行信息的加密和解密，结合光敏技术和光谱检测实现信息的加密和解密，技术门槛高，比起传统的电子信息或数字信息更加复杂难解，且加密信息的精细度高，隐蔽性强，破解加密信息的难度高，可以用于信息加密、防伪质检等领域，具有较强的科研及实际应用价值。
附图说明
图1是本发明提供的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法的流程示意图。
具体实施方式
在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明提供一种利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，包括将信息加密写入载体的过程，以及对所述载体上的所述信息进行解密的过程。其中，载体包括基底、薄膜、光敏分子层和截止层。图1示出本发明提供的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法的流程示意图，其中将信息加密写入载体的过程包括步骤101-步骤105，对载体上的所述信息进行解密的过程包括步骤106。
如图1所示，本发明提供的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法包括如下步骤：
步骤101，基底预处理。
该步骤包括：选取硬质材料作为基底，对所述基底的表面进行抛光、清洗。
其中，硬质材料包括硅、石英、云母、金、银、铜、铝、玻璃和合金等等具有一定机械强度的硬质材料。
使用超纯水、无水乙醇、丙酮、无水乙醇、超纯水五步法超声清洁等方法进行抛光、清洗，使之变为平整、干净无污染的基底。
步骤102，镀膜。
该步骤包括：在所述基底的表面镀制贵金属单质、复合金属、石墨烯或半导体材料薄膜，用于增强信息写入和读取的效果，并将所述薄膜浸入醇类或超纯水溶剂中使用超声机超声处理，使所述薄膜表面易于吸附分子。
例如，采用包括电阻式蒸发、电子束蒸发、电弧蒸发、激光蒸发、空心阴极蒸发在内的真空蒸发装置、包括溅射沉积、离子镀、反应蒸发沉积、离子束辅助沉积、离化团束沉积、等离子体浸没式离子沉积在内的物理气相沉积、包括高温和低温化学气相沉积装置、低压化学气相沉积装置、激光辅助化学气相沉积装置、金属有机化合物化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积在内的化学气相沉积或旋转涂抹法镀制所述薄膜。
还可以将制备好的薄膜层用超纯水或丙酮清洗(也可以使用超纯水、无水乙醇、丙酮、无水乙醇、超纯水五步法超声清洁等方法)后，浸入醇类等富含羟基或亲水键的溶剂或超纯水等溶剂中使用超声机超声处理，使薄膜表面改性，更易吸附分子。
步骤103，预处理光敏分子。
该步骤包括：将预先选择的两种以上光敏分子的溶剂混合，并用搅拌机搅拌使所述两种以上光敏分子的溶剂混合均匀。
步骤104，吸附光敏分子层。
该步骤包括：利用气相沉积方式、旋转涂抹方式或者将镀膜后的所述基底浸泡入混合均匀的所述两种以上光敏分子的溶剂中然后置于暗室干燥的方式在所述薄膜表面均匀吸附所述两种以上光敏分子；所述两种以上光敏分子中的第一光敏分子对应第一特定频率，第N光敏分子对应第N特定频率，N大于等于2小于等于M，M为光敏分子的种数。
其中，可以选取遇光反应的光敏分子作为绘制加密信息的基本单元，该类分子在一定频率的电磁波影响下会发生包括置换、分解、化合、复分解在内的化学反应，转换生成为新分子，这两种分子具有不同的指纹谱(包括拉曼光谱、红外光谱等)，且在其中，原分子在合适条件下，仅对特定波长以下(即特定频率以上)的光发生反应生成新分子，而对高于该特定波长的光不敏感，不发生化学反应。
例如，在暗室等环境下，基于制备好的薄膜层，可以采用包括LB膜制备、电子束蒸发在内的多种物理化学气相沉积方式、旋转涂抹法或者使用含光敏分子的溶剂(溶剂可以为乙醇等有机溶剂或超纯水等无机溶剂)以及直接浸泡然后置于暗室干燥等多种方法使得目标分子沉积，从而制备均匀的光敏分子层。
步骤105，写入加密信息。
该步骤包括：利用与第一光敏分子对应的第一特定频率的激光照射所述光敏分子层的第一区域，利用与第K光敏分子对应的第K特定频率的激光照射所述光敏分子层的第K区域，K大于等于2小于等于M；其中所述第一特定频率为最低特定频率，用于在所述第一区域产生一种新分子，次低特定频率的激光用于在照射区域内产生两种新分子，依次递增，最高特定频率的激光用于在照射区域内产生M种新分子；利用不同特定频率的激光并且控制激光的移动，将所述需要加密的信息转换为不同区域的新分子的特定排列，实现对所述信息的加密。
例如，M＝3时，表示吸附3种光敏分子，分别对应第一特定频率、第二特定频率和第三特定频率，第一特定频率的值最小，第三特定频率的值最大。在暗室环境下，使用扫描近场光学显微镜或针尖增强拉曼光谱、或者直接使用具有纳米尺寸光斑的激光照射所述光敏分子进行信息写入。调节激光频率至第一特定频率以上但小于第二特定频率，在第一区域照射光敏分子，诱导探针下方纳米级区域或所述纳米尺寸光斑范围的分子反应生成所述新分子；调节激光频率至第二特定频率以上但小于第三特定频率，在第二区域照射光敏分子；调节激光频率至第三特定频率以上，在第三区域照射光敏分子；根据所述需要加密的信息确定探针或光斑的移动轨迹，使得生成的三种新分子构成特定的加密数字、文字或图案信息。需要说明的是，在写入加密信息时也可以只利用部分光敏分子。其中，该纳米尺寸指的是以纳米为单位计量的尺寸，包括几个纳米至数百纳米的计量范围。
例如，在暗室等环境下，可以使用扫描近场光学显微镜或针尖增强拉曼光谱等技术(除了包括激光激发的针尖增强拉曼光谱技术，还包括基于添加偏置电压的扫描隧道显微镜的针尖增强拉曼光谱技术，后者调节合适的电压也可以局域化的催化目标分子反应，和使用激光激发有同样的效果)，也可以直接使用合适的激光对分子附着的基底进行信息写入，调节激光频率达到分子反应所需值(即特定波长(也可以称为极限波长)以下或特定频率(也可以称为极限频率)以上)，可以诱导(光纤)探针下方纳米级区域的分子反应生成新分子，若直接使用激光写入，则激光斑内的分子将生成新分子。对于选取不同的光敏分子，使用不同的写入方法，对应的特定频率或反应所需的能量阈值可能是不同的。再通过控制保持与激光耦合的(光纤)探针的水平自由移动或激光斑的人为控制移动，对基底进行自由绘制，则绘制轨迹内的分子发生反应生成新分子，而生成的新分子会构成特定的加密数字、文字、图案等复杂信息，这些复杂的数字、文字或图案即为加密信息。根据选取的写入方式不一样，反应的分子区域的精细度也不一样，对于含有探针的针尖增强拉曼光谱技术或扫描近场光学显微镜等写入技术，探针的曲率半径越小，绘制的数字、文字或图案线条约精细清晰。
步骤106，覆盖截止层。
该步骤包括：在写入所述信息后的所述光敏分子层覆盖截止层，用于阻断环境中所含大于所述最低特定频率的电磁波，但允许用于读取所述加密的信息的低频光的透过。
所述截止层为具有热稳性、抗氧化性的纳米薄膜，保证所述载体在储存过程中不会变性失去加密信息。
截止层可以屏蔽高频电磁波，允许透过低频电磁波，且具有热稳性、抗氧化性的纳米薄膜，用于阻断环境中所含大于上述写入的特定频率的电磁波，采用包括电阻式蒸发、电子束蒸发、电弧蒸发、激光蒸发、空心阴极蒸发在内的真空蒸发装置、包括溅射沉积(包括直流溅射、射频溅射、磁控溅射、反应溅射、中频溅射与脉冲溅射、偏压溅射、离子束溅射等)、离子镀、反应蒸发沉积、离子束辅助沉积、离化团束沉积、等离子体浸没式离子沉积在内的物理气相沉积、包括高温和低温化学气相沉积装置、低压化学气相沉积装置、激光辅助化学气相沉积装置、金属有机化合物化学气相沉淀、等离子体辅助化学气相沉积在内的化学气相沉积等薄膜制备技术，视分子附着情况也可以使用旋转涂抹法制备，制备得到的截止层均匀且厚度适中，过厚则无法很好的透过读取用的低于特定频率的激光以致指纹谱读取信号差，过薄则无法保证很好阻断高频光以致污染样品。作为具有一定热稳性的薄膜材料，截止层可以保证加密样品具有一定的热稳性、抗氧化性，预防外界污染，在长期的保存中不会变性失去加密信息。此外，选取选择性滤光的二维材料作为截止层，也将具有等同于薄膜层的效果，即增强信息的写入与读取效果。
步骤107，对所述载体上的所述信息进行解密。
该步骤包括：利用光谱二维成像(Image)技术或扫描成像(Mapping)技术，以预先确定的两种以上目标新分子的指纹谱为扫描对象利用所述低频激光扫描所述载体，得到所述两种以上目标新分子的特定排列，实现对所述信息的解密。
选取对应分子的指纹谱(包括拉曼光谱、红外光谱)，基于其特征峰位，可以通过光谱二维成像(Image)技术或扫描成像(Mapping)技术(包括拉曼扫描成像技术、扫描近场光学显微镜扫描成像技术或针尖增强拉曼光谱扫描成像技术等方法)得到对应的加密数字、文字或图案，使用激光时为小于特定频率或大于特定波长的激光。
例如，当步骤105中选择了三种分子在三个区域分布写入信息时，则预先确定该三种分子，并选取该三种分子的指纹谱进行扫描，得到该三种分子分布整体对应的加密数字、文字或图案，从而获得解密后的信息。
通过采用本发明提供的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，利用纳米技术进行信息的加密和解密，结合光敏技术和光谱检测实现信息的加密和解密，技术门槛高，比起传统的电子信息或数字信息更加复杂难解，且加密信息的精细度高，隐蔽性强，破解加密信息的难度高，可以用于信息加密、防伪质检等领域，具有较强的科研及实际应用价值。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，包括将信息加密写入载体的过程，以及对所述载体上的所述信息进行解密的过程，其特征在于，
所述将信息加密写入载体的过程包括：基底预处理，镀膜，预处理光敏分子，吸附光敏分子层，写入加密信息，覆盖截止层；
其中，所述基底预处理包括：选取硬质材料作为基底，对所述基底的表面进行抛光、清洗；
所述镀膜包括：在所述基底的表面镀制贵金属单质、复合金属、石墨烯或半导体材料薄膜，用于增强信息写入和读取的效果，并将所述薄膜浸入醇类或超纯水溶剂中使用超声机超声处理，使所述薄膜表面易于吸附分子；
所述预处理光敏分子包括：将预先选择的两种以上光敏分子的溶剂混合，并用搅拌机搅拌使所述两种以上光敏分子的溶剂混合均匀；
所述吸附光敏分子层包括：利用气相沉积方式、旋转涂抹方式或者将镀膜后的所述基底浸泡入混合均匀的所述两种以上光敏分子的溶剂中然后置于暗室干燥的方式在所述薄膜表面均匀吸附所述两种以上光敏分子；所述两种以上光敏分子中的第一光敏分子对应第一特定频率，第N光敏分子对应第N特定频率，N大于等于2小于等于M，M为光敏分子的种数；
所述写入加密信息包括：利用与第一光敏分子对应的第一特定频率的激光照射所述光敏分子层的第一区域，利用与第K光敏分子对应的第K特定频率的激光照射所述光敏分子层的第K区域，K大于等于2小于等于M；其中所述第一特定频率为最低特定频率，用于在所述第一区域产生一种新分子，次低特定频率的激光用于在照射区域内产生两种新分子，依次递增，最高特定频率的激光用于在照射区域内产生M种新分子；利用不同特定频率的激光并且控制激光的移动，将所述需要加密的信息转换为不同区域的新分子的特定排列，实现对所述信息的加密；
所述覆盖截止层包括：在写入所述信息后的所述光敏分子层覆盖截止层，用于阻断环境中所含大于所述最低特定频率的电磁波，但允许用于读取所述加密的信息的低频光的透过；
所述载体包括所述基底、薄膜、光敏分子层和所述截止层；
所述对所述载体上的所述信息进行解密的过程包括：利用光谱二维成像(Image)技术或扫描成像(Mapping)技术，以预先确定的两种以上目标新分子的指纹谱为扫描对象利用所述低频激光扫描所述载体，得到所述两种以上目标新分子的特定排列，实现对所述信息的解密。
2.如权利要求1所述的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，其特征在于，所述硬质材料包括硅、石英、云母、金、银、铜、铝、玻璃和合金。
3.如权利要求2所述的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，其特征在于，所述抛光、清洗包括使用超纯水、无水乙醇、丙酮、无水乙醇、超纯水进行超声清洁。
4.如权利要求1所述的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，其特征在于，在所述基底的表面镀制贵金属单质、复合金属、石墨烯或半导体材料薄膜包括：
采用包括电阻式蒸发、电子束蒸发、电弧蒸发、激光蒸发、空心阴极蒸发在内的真空蒸发装置、包括溅射沉积、离子镀、反应蒸发沉积、离子束辅助沉积、离化团束沉积、等离子体浸没式离子沉积在内的物理气相沉积、包括高温和低温化学气相沉积装置、低压化学气相沉积装置、激光辅助化学气相沉积装置、金属有机化合物化学气相沉积、等离子体辅助化学气相沉积在内的化学气相沉积或旋转涂抹法镀制所述薄膜。
5.如权利要求1所述的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，其特征在于，所述写入加密信息包括：
在暗室环境下，使用扫描近场光学显微镜或针尖增强拉曼光谱、或者直接使用具有纳米尺寸光斑的激光照射所述光敏分子进行信息写入，调节激光频率至所述特定频率以上，诱导探针下方纳米级区域或所述纳米尺寸光斑范围的分子反应生成所述新分子；
根据所述需要加密的信息确定所述探针或所述光斑的移动轨迹，使得生成的所述新分子构成特定的加密数字、文字或图案信息。
6.如权利要求1所述的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，其特征在于，所述截止层为具有热稳性、抗氧化性的纳米薄膜，保证所述载体在储存过程中不会变性失去加密信息。
7.如权利要求1所述的利用纳米技术对信息进行加密读写的方法，其特征在于，所述截止层的材料为选择性滤光的二维材料。
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