一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料和隐写方法技术

本发明专利技术公开了一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料和隐写方法，涉及材料领域及信息安全领域。本发明专利技术的基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料，是在普通材料中添加了表面增强拉曼纳米颗粒的混合材料。表面增强拉曼纳米颗粒由金属纳米基底和特征拉曼分子构成，金属纳米基底是金。本发明专利技术的隐写方法，使用一种或多种隐写材料和普通材料分别记载信息，进行加密。利用拉曼光谱仪扫描或成像读取所述隐写材料和所述普通材料的拉曼光谱信息，用算法提取并优化不同组分的系数来获得最优拟合光谱，完成背景噪声排除和不同所述隐写材料的组合挑选，得到隐藏信息，完成解密。本发明专利技术具有安全、成本低、信号强、光稳定及环境稳定性能好、能够进行信息组合多重化的特点。

A Steganography Material and Method Based on Surface Enhanced Raman Nanoparticles

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料和隐写方法
本专利技术涉及材料领域及信息安全领域，尤其涉及一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料和隐写方法。
技术介绍
随着信息技术的发展，信息安全问题日益突出。信息泄露不仅会损害个人、企业的隐私，甚至可能会严重威胁国家机密与安全。因此，对重要信息的保护成为了十分迫切的需要。隐写术是一种常用的信息保护技术，指将想要传递的信息隐藏在其它的信息中，不让预期接收者之外的任何人知晓信息的传递和内容。与另一种传统信息保护技术—密码术相比，隐写术的优点是传递的信息不会引起别人的注意或者怀疑。隐写墨水是隐写技术中常用的一种隐写材料。用该墨水书写的信息肉眼不可见，只有通过某种显影方式才能呈现出来。根据显影方式可以将隐写墨水分为多种类型，包括热显影墨水、化学显影墨水、光显影墨水等。与前两个相比，光显影方式具有安全、对信息无损、可实现复杂的信息组合的优势。光显影墨水主要为荧光墨水，在某波长激光照射下发出荧光，呈现出隐藏的信息。然而荧光墨水有其缺点。传统的有机荧光染料墨水易光漂白，光稳定性能差，且荧光串色现象限制了信息组合的多重化；而新发展起来的量子点或稀土墨水虽然光稳定性能较好，谱峰较窄，但对人体、环境可能存在毒性，且成本较高。因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料和隐写方法，不仅安全、成本低、信号强、光稳定及环境稳定性能好，而且具有信息组合多重化能力。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何寻求一种安全、成本低、信号强、光稳定及环境稳定性能好、具有信息组合多重化能力的隐写材料及隐写方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料，该隐写材料中添加了表面增强拉曼纳米颗粒。进一步地，所述表面增强拉曼纳米颗粒由金属纳米基底和特征拉曼分子构成。进一步地，所述金属纳米基底中的金属是金。进一步地，所述金属纳米基底的结构包括纳米核壳颗粒结构、纳米花、纳米三角片、纳米球、纳米棒、纳米星、纳米树枝晶和纳米颗粒二聚体。进一步地，所述特征拉曼分子包括对二巯基苯(1,4-BDT)、4-硝基苯硫醇(4-NBT)、邻硝基苯硫酚(2-NBT)、2-巯基-5-硝基苯并咪唑(2-M-5-NBI)、2-巯基-6-硝基苯并噻唑(2-M-6-NBT)、联苯-4,4'-二硫醇(4,4'-BPDT)、4-甲苯硫酚(4-MBT)、邻氯苯硫酚(2-CBT)、4-氯苯硫酚(4-CBT)和2-萘硫醇(2-NT)。可选地，隐写材料包括但不限于隐写墨水、隐写油墨、隐写墨粉、隐写颜料或隐写涂料。比如隐写钢笔墨水、隐写毛笔墨水、隐写印刷墨水、隐写印刷颜料等。本专利技术还提供了一种使用所述基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料的隐写方法，包括以下步骤：步骤1、甲方使用一种或者多种所述基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料和普通材料分别记录信息，进行加密；步骤2、所述甲方将加密方式和组合方式传递给乙方；步骤3、所述甲方将所述记录信息传递给所述乙方；步骤4、所述乙方利用拉曼光谱仪扫描或成像读取所述一种或者多种所述基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料和所述普通材料的拉曼光谱信息；步骤5、所述乙方对获得的所述拉曼光谱信息，使用特定算法通过优化不同组分的系数来获得最优拟合光谱；步骤6、所述乙方依据所述加密方式和组合方式，对所述最优拟合光谱进行组合，解密得到隐藏的信息。进一步地，所述步骤1和所述步骤4中的所述普通材料包括普通墨水、普通油墨、普通墨粉、普通颜料或普通涂料。进一步地，所述步骤5中使用的所述特定算法包括经典最小二乘法。进一步地，所述步骤4中利用拉曼光谱仪成像过程的扫描方式包括样品台移动、激光光斑移动及两者均移动；所述扫描方式中的激光光斑的形状包括点光斑、线光斑和面光斑；所述拉曼光谱仪成像过程采用共聚焦拉曼光谱仪10×镜头，激光激发波长为785nm，所述激光功率密度为4.6×104W/cm2，采集时间为1秒。进一步地，所述步骤1中所述书写信息的方式包括手写、打印、涂敷和印刷。本专利技术还提供了如上所述的基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料在信息安全领域中的应用。在本专利技术的较佳实施方式中，隐写墨水由合成的内嵌4-NBT的表面增强拉曼纳米颗粒浓缩至2.5nM，取100μL离心，吸去上清后加入200μL稀释10倍的英雄牌钢笔墨水，超声混匀，得到4-NBT隐写墨水。而内嵌4-NBT的表面增强拉曼纳米颗粒由种子生长法合成的金核溶液为基础，加入4-NBT乙醇溶液后吸附、离心洗涤和重分散，接着利用金离子还原法生长金壳制成。可以看到，隐写墨水中表面增强拉曼纳米颗粒制作过程简单及材料用量小，因此具备安全性高，成本低的特点。在本专利技术的另一较佳实施方式中，使用多种隐写墨水和普通墨水混合书写信息，并进行信息的读取和提取。比较由隐写墨水书写信息的光谱和普通墨水书写信息的光谱可知，隐写墨水含有拉曼分子的特征峰，与普通墨水区别明显，可以区分加密和非加密信息，具备信号强的特性。同时每一个隐写墨水的拉曼谱峰较窄，可以选取不同的拉曼频谱峰值，获得隐写墨水信息组合多重化的能力。在本专利技术的另一较佳实施方式中，对由隐写墨水书写的信息进行多次拉曼测试，时间节点分别为写完当天、一周、两周、一个月、两个月及三个月，平时在黑暗中保存。隐写墨水的拉曼信号随着时间的推移虽然有所减弱，但是在三个月后依然保持了可观的信号，能够清晰识别隐写墨水的书写轮廓，说明本专利技术制备的隐写墨水具有良好的长期稳定性。因此本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料及隐写方法，具有安全、成本低、信号强、光稳定及环境稳定性能好、能够进行信息组合多重化的特点。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施方式，用内嵌4-NBT拉曼报告分子的表面增强拉曼纳米颗粒的隐写墨水书写的信息的明场照片、选取其拉曼光谱中1310-1365cm-1拉曼峰的积分强度绘制的拉曼成像图以及成像图中三个点的拉曼光谱；图2是本专利技术的基于的表面增强拉曼纳米颗粒的结构示意图；图3是本专利技术的另一个较佳实施方式，用内嵌1,4-BDT拉曼报告分子的表面增强拉曼纳米颗粒的隐写墨水和普通墨水混合书写信息的明场照片、选取其拉曼光谱中1030-1090cm-1拉曼峰的积分强度绘制的拉曼成像图、经过算法处理后的成像图以及成像图中五个点的拉曼光谱；图4是本专利技术的另一个较佳实施方式，用内嵌4-NBT拉曼报告分子的表面增强拉曼纳米颗粒的隐写墨水、内嵌1,4-BDT拉曼报告分子的表面增强拉曼纳米颗粒的隐写墨水和普通墨水混合书写信息的明场照片、选取不同拉曼峰绘制的拉曼成像图以及经过算法处理后提取的不同信息组合的成像图；图5是本专利技术的另一个较佳实施方式，对内嵌4-NBT拉曼报告分子的表面增强拉曼纳米颗粒的隐写墨水书写的信息的长期稳定性测试的拉曼成像图，选取拉曼光谱中1310-1365cm-1拉曼峰的积分强度绘制而成；图6是本专利技术的另一个较佳实施方式，对内嵌4-NBT拉曼报告分子的表面增强拉曼纳米颗粒的隐写墨水书写的信息的日照稳定性测试的拉曼成像图，选取拉曼光谱中1310-1365cm-1拉曼峰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料，其特征在于，所述隐写材料中添加了表面增强拉曼纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料，其特征在于，所述隐写材料中添加了表面增强拉曼纳米颗粒。2.如权利要求1所述的基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料，其特征在于，所述表面增强拉曼纳米颗粒由金属纳米基底和特征拉曼分子构成。3.如权利要求2所述的基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料，其特征在于，所述金属纳米基底的结构包括纳米核壳颗粒结构、纳米花、纳米三角片、纳米球、纳米棒、纳米星、纳米树枝晶和纳米颗粒二聚体。4.如权利要求2所述的基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料，其特征在于，所述特征拉曼分子包括对二巯基苯(1,4-BDT)、4-硝基苯硫醇(4-NBT)、邻硝基苯硫酚(2-NBT)、2-巯基-5-硝基苯并咪唑(2-M-5-NBI)、2-巯基-6-硝基苯并噻唑(2-M-6-NBT)、联苯-4,4'-二硫醇(4,4'-BPDT)、4-甲苯硫酚(4-MBT)、邻氯苯硫酚(2-CBT)、4-氯苯硫酚(4-CBT)和2-萘硫醇(2-NT)。5.如权利要求1所述的基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料，其特征在于，所述隐写材料包括隐写墨水、隐写油墨、隐写墨粉、隐写颜料或隐写涂料。6.一种使用如权利要求1所述基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐写材料的隐写方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、甲方使用一种或者多种所述基于表面增强拉曼纳米颗粒的隐...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶坚，顾雨清，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31