Development of scalable anti-counterfeiting optical metasurfaces with nanoprint

Durch die Verschmelzung unseres Lebens mit IoT-Technologien (Internet der Dinge) stehen wir kurz davor, die hypervernetzten Gemeinschaften zu betreten. Hier ist die Frage nach der Identität, wer ich bin, wer sie sind und was die Dinge sind, sicherlich zu einem wichtigen Thema geworden. Die Entstehung der Informationsgesellschaft bringt jedoch eine Menge Probleme im Zusammenhang mit der Daten- und Informationssicherheit mit sich. Um das Sicherheitsniveau zu erhöhen, ist ein neues Konzept der Kryptographie in einer Vielzahl von Bereichen von großem Interesse für die internationale Gesellschaft.

Metasurfaces, die 2D-Gegenstücke von Metamaterialien, sind bekanntlich in der Lage, Amplitude und Wellenfront des einfallenden Lichts zu manipulieren. Diese beispiellose Funktion hat strukturelle Färbung, Hologramme, Polarisationskodierung und so weiter ermöglicht. Forscher haben festgestellt, dass Metasurfaces aufgrund ihrer ultrahohen Auflösung (100.000 dpi), ihrer vielfältigen Datenspeichermöglichkeiten und ihrer nahezu dauerhaften Lebensdauer ein bemerkenswertes Potenzial als optisches Sicherheitsgerät besitzen.

In diesem Projekt planen wir die Entwicklung multifunktionaler Metasurfaces, die nicht nur als strukturelle Farbdrucke unter Weißlicht, sondern auch als vollständig polarisierte Hologramme unter einer kohärenten Laserquelle mit einer Kombination aus Ausgangspolarisator/-verzögerer funktionieren. Diese Eigenschaften können möglicherweise die ultimativen optischen Sicherheitstechnologien sein.

Das Projekt zielt darauf ab, eine produktive langfristige Forschungszusammenarbeit zwischen Deutschland, Korea und Japan zu initiieren (Anmerkung: die japanische Gruppe wird durch die Finanzierung des koreanischen Projektpartners teilnehmen). In den vergangenen Jahren hatten die beiden Gruppen aus Korea und Deutschland bereits einige Kontakte und Prof. Rho besuchte die Universität Paderborn bereits zwei Mal. Durch die Etablierung einer detaillierten Forschungskooperation wird dieser bisherige Kontakt gestärkt und sogar noch weiter zu einem multinationalen Kooperationsnetzwerk ausgebaut. Die Arbeiten der beiden Gruppen ergänzen sich in hohem Maße: Das deutsche Team verfügt über umfangreiche Erfahrungen im Design neuartiger holografischer Meta-Oberflächenelemente, während das koreanische Team einen internationalen Ruf bei der Realisierung anspruchsvoller Nanostrukturen für optische Meta-Geräte genießt. Hier kann das japanische Team einen weiteren Beitrag zum Projekt leisten, indem es neue 3D-Fertigungsverfahren für Metamaterialien bereitstellt, die die Möglichkeiten des Projekts erheblich erweitern werden.

Beide Teams (Korea und Deutschland) werden an einer Kooperationsvereinbarung zwischen beiden Institutionen im Bereich der Materialwissenschaften arbeiten, die zu einem künftigen Austausch von Doktoranden für Forschung und Studium führen soll. Zu diesem Zweck hat die Universität Paderborn bereits zwei internationale Masterstudiengänge eingerichtet (Materialwissenschaften, Optoelektronik und Photonik).