Doble cierre: Los hidrogeles de polímero aseguran la información confidencial

07.03.2022 - China

El desarrollo de una tecnología de encriptación muy segura, pero sencilla y barata, para evitar la filtración y la falsificación de datos es todo un reto. En la revista Angewandte Chemie, un equipo de investigación ha presentado un "doble cierre" basado en hidrogeles poliméricos termorresistentes que encripta la información de modo que sólo pueda leerse en una ventana específica de temperatura y tiempo.

Además de los métodos de encriptación digital, los métodos físicos desempeñan un papel importante. Su descodificación suele basarse en estímulos externos como la luz o el calor. Los estímulos múltiples ofrecen más seguridad, pero hacen que la lectura de los datos sea engorrosa y compleja. "Añadir el dominio del tiempo aumenta enormemente la posibilidad de lograr la unidad de seguridad y simplicidad", según el equipo dirigido por Zhikun Zheng, Xudong Chen y Wei Liu, de la Universidad Sun Yat-sen (Guangzhou, China). "Nos inspiramos en la cocción del pan: sólo se puede producir un pan delicioso si la temperatura de cocción no es demasiado baja ni demasiado alta y el tiempo de cocción no es demasiado corto ni demasiado largo".

Para su novedoso "sistema de doble encriptación" utilizan hidrogeles poliméricos termorresponsables: moléculas de cadena reticulada con agua incorporada en sus "huecos". Por encima o por debajo de una temperatura determinada, los geles transparentes se vuelven opacos debido a la desmezcla parcial. Existen geles LCST y UCST, que tienen temperaturas críticas de solución inferiores o superiores, respectivamente. La retención de fase y la temperatura crítica pueden controlarse mediante el contenido de grupos -CO-NH2 en la cadena principal de los hidrogeles poliméricos. La densidad de reticulación determina la velocidad de la transición de fase.

Como ejemplo de etiqueta bloqueada, el equipo utilizó placas acrílicas transparentes con ranuras en el patrón de un código QR. Se colocaron tres geles diferentes en zonas definidas del patrón; un gel UCST con un cambio de fase en torno a los 40 °C, y dos geles LCST con un cambio de fase a 33 °C (uno con una transición de fase rápida, y otro con un cambio de fase lento). Por debajo de los 20 °C, el gel UCST es opaco, pero se contrae mucho. El patrón se deforma y es ilegible. Entre 20 y 33 °C, se hincha y la parte del código formada por este gel se vuelve legible. La segunda parte del código, formada por el gel LCST "rápido", sigue sin poder leerse. Sólo el calentamiento a más de 33 °C hace que ambos geles LCST se vuelvan opacos. Ahora entra en juego el tiempo; sólo el patrón del gel LCST "rápido" tiene la segunda parte correcta de la información. A 37 °C, se vuelve legible después de aproximadamente medio minuto y se puede leer el código completo. Sin embargo, tres minutos después, el gel LCST "lento" se vuelve opaco y añade información falsa que hace que los códigos sean ilegibles. Por encima de 40 °C, ambos geles LCST se vuelven opacos simultáneamente. Además, el gel UCST se vuelve transparente e ilegible.

Esta codificación sólo puede descifrarse si se conocen las ventanas de temperatura y tiempo específicas. La fuente de calor para la descodificación en este ejemplo podría ser una lámpara de infrarrojos, un baño de agua, un secador de pelo o incluso el cuerpo humano. Si se sellan para evitar la evaporación del agua, estas económicas etiquetas son teóricamente adecuadas para su uso a largo plazo.

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Publicación original

Dongyang Lou et al.; "Double Lock Label Based on Thermosensitive Polymer Hydrogels for Information Camouflage and Multilevel Encryption"; Angewandte Chemie International Edition; 2022

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Dongyang Lou et al.; "Double Lock Label Based on Thermosensitive Polymer Hydrogels for Information Camouflage and Multilevel Encryption"; Angewandte Chemie International Edition; 2022

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