Die Swiss Authentication Research and Development (SARD) hat eine Lanthanoid-basierte Substanz für Sicherheitsmarkierungen entwickelt, die nach Unternehmensangaben vollkommen fälschungssicher ist. Verantwortlich dafür ist ein hochkovalentes und dotiertes Kristallgitter. Die Substanz verfügt über eine 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. 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.
Stabile Mischung
Alle Mischungen der Substanz sind stabil bei Temperaturen bis weit über 1.700 °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 1 bis 10 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.
Auch beim Entwurf des Laser-Messgeräts für die Detektion der Sicherheitsmarkierung wurde 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 Kryptografie die FPGA-Technologie.
Schlüssel-Schloss-Prinzip
Wesentlich 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.
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, dass 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 mithilfe 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 Masterbadges, 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 Firmenlabel 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 1.000 bis 3.000 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.
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