突破 | 我院叶坚教授团队成功实现基于拉曼墨水的多色隐写术
发布时间:2021-01-19 18:45:00


在当今高度信息化的社会发展信息安全技术具有重要意义。信息在生成和传输过程中容易受到丢失、窃取和篡改,因此需要建立有效的安全系统来防止信息泄露。密码术是常用的一种信息保护技术,原理是将信息加密成无法直接读取的形式;它的一大问题是仅仅隐藏了信息内容,而没有掩盖信息的存在,所以可能引起别人的怀疑导致信息被破坏或破解。一种解决办法是采用隐写术,它是指将要传输的信息隐藏在另一媒介(视频、音频、图像、文本等)中。隐写术隐藏了信息的存在,故不会引起别人的怀疑,保证了信息的安全。

广泛使用的一种隐写术就是安全墨水,其中又以隐形墨水最为常见。这种墨水在自然条件下肉眼不可见,但借助热、水、光、特殊化学物质等显影手段能够显现出来。但是,传输完全空白的内容容易引起怀疑,导致信息不安全。一种解决办法是用特殊墨水书写信息,并藏于普通墨水书写的文本中。这样,自然条件下看到的是表面内容,只有借助某种显影手段才能看到真实信息。我们可以通过在普通墨水中掺入具有某种光学性质的纳米颗粒来制备特殊墨水,这样借助相应的成像手段就能将隐藏信息显影出来。表面增强拉曼(SERS)纳米颗粒由于特异性和灵敏度高、稳定性好、易于合成的特点,特别适合用于隐写术。与常见的荧光墨水相比,拉曼墨水光稳定性更好,且谱峰窄适于多指标,因此能够实现多色隐写。

20211月,上海交通大学生物医学工程学院的叶坚课题组在Advanced Optical Materials发表了题为Raman ink for steganography的论文。该工作开发了一种基于缝隙增强拉曼纳米颗粒(GERTs)的拉曼墨水用于隐写术。通过将两种不同的GERTs掺入普通墨水,得到两种具有不同拉曼信号的拉曼墨水用于多色隐写。在785纳米非共振激发下,GERTs墨水能够产生显著的特征拉曼信号,同时墨水的背景干扰很低,证明其用于信息编码的优越性。不同的拉曼墨水能够同时用一种波长激发,有效缩短了成像时间。同时,GERTs墨水具有好的光稳定性和长期稳定性,保证了书写文本的长效性。实验中用两种制得的GERTs墨水和普通墨水进行多色隐写,总共能提取出七种不同的信息组合。拉曼墨水出色的多指标编码能力保证了隐写系统的安全性和可靠性,因而在信息安全领域具有广阔的应用前景。

本研究由上海交通大学生物医学工程学院叶坚课题组完成,博士生顾雨清为第一作者,叶坚教授为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、上海市科学技术委员会和上海交通大学等基金的支持。


撰稿人:顾雨清

发表论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adom.202002038