Zaštitna markica poput umjetnog otiska prsta

Tko misli da su polimeri kemijski spojevi s velikim molekulama u kojima se identični segmenti sveudilj ponavljaju zna kemiju, no ako zna samo to o njima reći znanje mu je vrlo oskudno. Monomerne se jedinice (meri) mogu vezati ne samo u lance, kao u svima nam poznatoj molekuli polietilena, nego i u svakojake druge oblike – pa i u oblik pčelinjeg saća, kao u molekulama filosilosilikata, kojima pripadaju minerali gline. U oblik pčelinjeg saća mogu se povezivati i atomi. Najpoznatije takvo mikroskopsko saće (šesterokutna mreža) je molekula grafita. No oblik saća može se dobiti i iz polimeriziranih spojeva.

Postupak je posve jednostavan. Razrijeđena otopina (koncentracije 2 g/L) triju polimera, polistirenskih derivata, u ugljikovom disulfidu nanese se na polikarbonatnu podlogu a onda se na nju puše vlažan zrak (relativne vlažnosti 80 %, temperature 25 oC). Kako se otopina ne miješa s vodom, a zrak je vlažan, na njoj se kondenziraju vodene kapljice oko kojih se potom počinje stvarati polimerna opna. U  procesu sličnom nastanku rose (breath figure process) nastaje porozna struktura nalik na pčelinje saće. Kažem „porozna“ jer očice šesterokutne mreže imaju promjer od najmanje 150 nm, što je poprilično veliko uzmemo li u obzir sićušnost molekula. I što dalje? Kako se voda kondenzira, a otapalo (ugljikov disulfid) isparava po podlozi se širi šesterokutna mreža poroznog polimera.

No mreža se ne širi u nedogled nego samo dok ne dođe u dodir s drugom mrežom koja se širi iz nekog drugog središta. Na dodiru mreža stvara se granica, a na granici nastaju deformacije: umjesto šesterokuta pojavljuju se parovi peterokuta i sedmerokuta. I baš su tu pojavu kineski znanstvenici nedavno iskoristili da naprave zaštitnu markicu (tag) koju je nemoguće krivotvoriti. (Rezultate su objavili u časopisu Applied Polymer Materials što ga izdaje Američko kemijsko društvo, ACS).

Na čemu se temelji njihova markica koju je „nemoguće krivotvoriti“? Na jednostavnoj činjenici da rast „pčelinjeg saća“ ovisi o tako velikom broju faktora da naprosto nije moguće u dva pokusa dobiti iste granice među zrncima, čak i da se hoće. No neće se – nego baš obratno: treba napraviti takvu sliku granica među zrncima da je nitko ne može kopirati, pa ni najvještiji krivotvoritelj.

Ovako stvari stoje: ako je promjer pora 4,5 μm, a zaštitnu markicu čini kvadrat dimenzija 200 μm (0,2 mm) na njoj ima 1280 „efektivnih“ pora (onih koje se mogu iskoristiti za kodiranje), pa uz pretpostavku da se među njima nalazi  i 140 nešesterokutnih, moguće je predvijeti 10225 kombinacija. Možete li zamisliti taj broj? Ja ne mogu pa ću se suzdržati od bilo kakve usporedbe.

Napraviti zaštitnu markicu je lako, tako lako da je može napraviti svatko, ako hoćete i u kuhinji (potrebno: bočica s otopinom polimera, polikarbonatna podloga, ovlaživač zraka s ventilatorom). Ništa teže nije potvrditi njezin identitet. Kad je markica gotova dovoljno ju je fotografirati, može i mobitelom (ako se ispred njega stavi leća). Za lakšu identifikaciju šare (granice među zrncima) mogu se kodirati (primjerice prema broju i vrsti susjeda svake „očice“ na granici) i u takvom, digitalnom obliku pohraniti u memoriju kompjutora. Markica je usto prozirna, otporna na vodu, a i lako se lijepi na svaku podlogu. Sve u svemu, bolju zaštitu proizvoda (a i mnogo čega drugog) teško je i zamisliti.

Autori spomenutog članka uspoređuju šare na poroznom polimernom filmu s otiskom prsta. Točno! I tamo je naime riječ o rastu „zrnaca“ (kožnoga tkiva) koje na dodiru s drugim „zrncem“ stvara granicu koju vidimo kao vijužice (dermatoglife). Meni međutim pada na pamet možda zgodnija usporedba sa snježnom pahuljicom. Bezbrojni oblici snježnih pahuljica proizlaze naime iz načina njihova nastajanja. Snježna pahuljica je kristalni agregat, pa i tu „zrnaca“, kristalići leda  koji je sačinjavaju, međusobno određuju brzinu i smjer rasta. Zato nijedna pahuljica nije ista – kao ni šare na poroznom polimernom filmu kineskih znanstvenika.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je i 13 znanstveno-popularnih knjiga od kojih je posljednju, „The Cookbook of Life – New Theories on the Origin of Life“ (izišlu 2018. godine), napisao na engleskom jeziku. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.

Please follow and like us:

Odgovori

Ova web-stranica koristi Akismet za zaštitu protiv spama. Saznajte kako se obrađuju podaci komentara.