Produkt- und Markenschutz

Lanthanoid-basierte Sicherheitssubstanz erlaubt Identifizierung von Plagiaten

Laut Internationaler Handelskammer (ICC) belief sich der Warenwert, der 2014 weltweit mit gefälschten Produkten umgesetzt wurde, auf 650 Mrd. US-Dollar. Die Plagiate verursachen aber nicht nur einen enormen wirtschaftlichen Schaden, sondern können auch gefährlich sein – beispielsweise wenn es sich um Medikamente oder Autoteile handelt.

Sicherheitsmarkierungen sollen hier Abhilfe schaffen und die Originale eindeutig identifizierbar machen, werden jedoch mittlerweile selbst oft gefälscht. Die swiss authentication research and development AG (SARD) hat daher nun eine spezielle, Lanthanoid-basierte Substanz für Sicherheitsmarkierungen entwickelt, die dank eines hochkovalenten und dotierten Kristallgitters vollkommen fälschungssicher ist.

Sie verfügt über eine einzigartige, maßgeschneiderte Zusammensetzung mit individuellen Emissionsspektren 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 und verfügt zudem über einen Datenspeicher, mit dem etwa Produkte oder Regionen durch individuelle Codes unterschieden werden können.

„Die SARD-Substanz wird ausschließlich im firmeneigenen Labor in einem speziell von uns entwickelten und für uns gebauten Reaktor unter höchster Geheimhaltung hergestellt. Sie enthält eine kundenspezifische Mischung aus Lanthanoiden, also Oxisulfiden und Oxifluoriden, die ein sehr komplexes, hochkovalentes und dotiertes Kristallgitter bilden“, erläutert Dieter Ebert, CTO bei SARD.

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Bei der Produktion werden in einem patentierten Dotationsverfahren zu einem definierten Zeitpunkt Fremdstoffe in kleinsten Mengen hinzugefügt. Dabei handelt es sich um 3d- und 4d-Übergangsmetalle, Halbleiter oder andere komplexe Verbindungen, die das Emissionsspektrum maßgeblich verändern. Durch Anregung im UV- (Ein-Photon-Prozess) oder IR-Bereich (Zwei-Photonen-Prozess) sendet die Substanz die kundenspezifischen optischen Spektren aus. Diese sind in einem zugehörigen Detektor, der von SARD eigens für diese Anwendung entwickelt wurde, hinterlegt und werden nur von diesem erkannt.

Hochsichere Technologie
Alle Mischungen der Substanz sind stabil bei Temperaturen bis weit über 1700 °C, unempfindlich gegen Säuren, Basen und Strahlung, chemisch hochresistent bei korrosiven Stoffen sowie toxikologisch unbedenklich. Die Partikel, die in der Regel eine Größe von etwa 110 µm aufweisen, gehen zudem keine Wechselwirkungen mit anderen Stoffen ein. Darüber hinaus ist ein entscheidender Vorteil der Substanz, dass sich das Herstellungsverfahren aufgrund der künstlich geschaffenen Emissionsspektren nicht nachahmen lässt: „Durch die Dotation werden Spektren generiert, bei denen nicht mehr bestimmt werden kann, welche Elemente beteiligt sind. Daher ist ein Nachbau der Substanz durch Reverse Engineering nicht möglich“, so Ebert. Auch über eine chemische Analyse der Substanz, beispielsweise eine Röntgenstrukturanalyse, sind keine vollständigen Rückschlüsse auf die Funktionalität möglich.

Die Substanz verfügt über eine einzigartige, maßgeschneiderte Zusammensetzung mit individuellen Emissionsspektren und kann nur mit einem eigens dafür entwickelten Laser-Messgerät detektiert und dechiffriert werden. (Quelle: SARD)

Beim Entwurf des Laser-Messgeräts für die Detektion der Sicherheitsmarkierung wurde ebenfalls auf höchste Präzision und Sicherheit geachtet. „Es besteht unter anderem aus einem Sensor-Messkopf mit optischem Lichtwellenleiter, je nach Ausführung aus einer oder mehreren Peltier-temperaturstabilisierten Laserquellen inklusive elektronischer, prozessgesteuerter Regelung, einem digitalen Präzisionsspektrometer mit gesupertem CCD-Chip und Antireflexions- sowie Order-Sorting-Filtern und einem hochauflösenden Grafik-Display mit Controller“, erklärt Ebert. Zudem verfügt es über eine eigene Software mit Mess-Algorithmen sowie über ein eigenes, somit virenfreies Betriebssystem mit variablen Schnittstellen und nutzt für Algorithmus und Kryptographie die FPGA-Technologie.

Schlüssel-Schloss-Prinzip
Ein wesentlicher Faktor für die Gewährleistung der Fälschungssicherheit ist zudem, dass das Auslesen beziehungsweise Auswerten der Markierung durch das Messgerät nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip erfolgt: „Die beiden unabhängigen Emissionsspektren der kundenspezifischen Substanz dienen als Schlüssel. Sie werden von den beiden unabhängigen Lasersystemen des Detektors mit 405 und 980 nm angeregt und von 390 bis 950 nm mit einer Auflösung von 0,2 nm gemessen“, so der CTO. „Die Dekodierung erfolgt mit im Gerät gespeicherten, kryptographisch verschlüsselten Informationen. Diese fungieren somit als Schloss.“ Nur wenn die richtige Substanz erkannt wird, zeigt ein geschützter Algorithmus (Interpretor) die kundenspezifische Information auf dem Display des Detektors an. Diese Funktion gewährleistet eine hochsichere 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 Fading: „Nach dem Ausschalten der Laserquelle fällt das Signal, das die Substanz aussendet, innerhalb einer gewissen Zeit in sich zusammen. Mit Fading kann überprüft werden, wie schnell ein Impuls beim Abschalten der Quelle gegen Null geht oder wie zwei Peaks im Verhältnis zueinander abfallen“, erläutert der Experte. So kann eindeutig bestimmt werden, ob es sich um eine Originalsubstanz von SARD handelt oder um eine Fälschung, die lediglich ähnliche Peaks produziert. Das Messgerät kann außerdem alle Messmethoden miteinander vergleichen: Nur wenn Muster, Peaks, Digitalisierung des Signals und Fading eindeutig mit der Originalsubstanz übereinstimmen, erfolgt die Freigabe des Produkts.

Keine Fälschung durch Abkratzen
Die Substanz kann in verschiedenen Druckverfahren oder Herstellungsprozessen angewendet werden, lässt sich mit Hilfe eines Trägerstoffes in der richtigen Konzentration untrennbar auf das Zielprodukt auf- oder sogar in das Material einbringen und eignet sich für unterschiedlichste Werkstoffe: „Bei Kunststoffen arbeiten wir mit Masterbatches, bei Glas wird die Substanz direkt zur Glasschmelze gegeben“, erklärt Ebert. Farben wird die Substanz einfach in einer zuvor berechneten Konzentration und mit der erforderlichen Partikelgröße beigemischt. Bei Metall gibt es dagegen sowohl die Möglichkeit, die Substanz auf Aluminiumoxidbasis aufzubringen, als auch mit einer Farbmarkierung oder durch die Anbringung von speziellen Etiketten. „In vielen Fällen ist die Einbringung in ein bereits bestehendes Firmen-label beziehungsweise Etikett die einfachste und unkomplizierteste Lösung“, so Ebert.

Als einziger Hersteller von Sicherheitsmarkierungen überprüft SARD außerdem die Konzentration der Substanz. Daher ist es nicht möglich, sie einfach abzukratzen und auf ein neues Produkt aufzutragen: „Die Substanz ist auf dem Trägermaterial stets in einer Konzentration von 1000 bis 3000 ppm vorhanden. Wird beim Test die richtige Konzentration nicht erreicht, ist von einem gefälschten Produkt auszugehen, selbst wenn das richtige Emissionsspektrum vorliegt“, erläutert der CTO.

Moleküle mit Datenspeicher
Darüber hinaus können Daten mit einer Größe von bis zu mehreren MB auf einem Molekül der Substanz gespeichert werden, das mit 0,2 nm digital gesampelt worden ist. Mit Hilfe dieses Speichers können Kunden, Produkte oder Regionen durch individuelle Codes unterschieden werden. „Der aufwändigste 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 noch durch enorme Hitze zerstört werden. Somit können sich Nutzer der Sicherheitsmarkierung sicher sein, dass Fälschungen bei der Prüfung mit dem SARD-Detektor zuverlässig aufgedeckt werden.

Iris Gehard, freie Redakteurin


Iris Gehard
freie Redakteurin für swiss authentication research and development AG
info@swiss-authentication.ch


Zum Unternehmen
Die swiss authentication research and development AG mit Hauptsitz in der Schweiz ist ein weltweit tätiges Unternehmen, das sich auf den Produkt- und Dokumentenschutz spezialisiert hat. Mit kundenspezifischen Sicherheitskonzepten bietet sie heute maßgeschneiderte, zuverlässige Sicherheitslösungen auf hohem Niveau. Nach Grundlagenforschung und Entwicklung einer innovativen Sicherheitslösung auf der Basis von Lanthanoiden, Leuchtstoffen und weiteren Chemikalien in den Jahren 2005 bis 2007 wurde diese Technologie von 2008 bis 2009 in Bezug auf die Emissionsspektren und die dazugehörige Detektionstechnologie weltweit patentiert. 2009 wurde die swiss authentication research and development AG in Tägerwilen sowie eine Vertriebsgesellschaft in den USA gegründet. 2013 entwickelte das Unternehmen zudem eine digitale Sicherheitstechnologie auf Basis der chiffrierten Datenkommunikation.

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