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Sehr sicher und hocheffizient: Ver- und Entschlüsseln mit lumineszierenden Perowskiten
Um eine hohe Datensicherheit zu gewährleisten, soll die Verschlüsselung möglichst nicht zu knacken sein, das Auslesen der Daten dennoch rasch und unkompliziert laufen. Eine neuartige Strategie zur optischen Ver- und Entschlüsselung von Informationen stellt ein chinesisches Forschungsteam jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie vor. Sie basiert auf Verbindungen, deren Leuchteigenschaften (Lumineszenz) empfindlich austariert werden und sich als Antwort auf verschiedene externe Stimuli rasch ändern.
Es handelt sich dabei um hybride zweidimensionale organisch-anorganische Metallhalogenid-Perowskite, deren Strukturen von anorganischen Schichten aus Blei- und Iodid-Ionen gebildet (verknüpfte PbI6-Oktaeder) werden, zwischen denen organische Kationen angeordnet sind. Sie sind leicht herstellbar, kostengünstig, druckbar und zeigen interessante optoelektronische Eigenschaften. Das Team um Shenlong Jiang, Qun Zhang und Yi Luo von der University of Science and Technology of China (Hefei) wählte drei Perowskite mit nur leicht variierten Kationen (Phenethylammonium-Bleijodid-Perowskit (PEA)2PbI4 sowie das fluorierte Derivat (2-F-PEA)2PbI4 und das bromierte Derivat (4-Br-PEA)2PbI4). Diese kleinen Unterschiede sorgen für die entscheidenden Varianten im Leuchtverhalten der drei Perowkite. Bei Raumtemperatur und unter gewöhnlichem Licht sind sie visuell nicht zu unterscheiden. Auf Stimuli reagieren sie jedoch unterschiedlich.
Und so könnte eine Verschlüsselung aussehen: Ein „Code-Wörterbuch“ wird erstellt, bei dem jeder Buchstabe des Alphabets durch eine Matrix aus 2x2 Punkten in einer bestimmten Anordnung der drei unterschiedlichen Perowskite codiert und gedruckt wird. Das ergibt Zufallsvarianten von ca. 1047 für die möglichen Muster, zu viel, um die Codierung selbst mit dem schnellsten Supercomputer zu knacken. Die Entschlüsselung erfolgt durch eine Kombination drei verschiedener „Schlüssel“: Bestimmung der Lumineszenz der einzelnen Punktmuster 1) unter UV-Licht, 2) bei Kühlung mit flüssigem Stickstoff und 3) unter Schmalbandfilterung, d.h. nur ein kleiner Wellenlängenbereich wird vom Filter durchgelassen. Unter gleichzeitiger Anwendung von Schlüssel 1 und 2 (unter UV-Licht und Kühlung) leuchten Punkte aus Perowskit 1 und 2 grün, Punkte aus Perowskit 3 dagegen gelb. Wird zusätzlich Schlüssel 3 (der Filter) angewendet, leuchten nun Punkte aus Perowskit 1 und 3 grün, werden Punkte aus Perowskit 2 dagegen unsichtbar. Zusammen ergibt sich das korrekte Muster, das dann mit dem Code-Wörterbuch in Buchstaben zurückübersetzt werden kann.
Alternativ können Buchstaben und andere Zeichen in ASCII-Codes (8-Bit-Muster) übertragen werden, die dann in Form von 2-Bit-Codes verschlüsselt werden. Dazu werden die vier möglichen Kombinationen aus 0 und 1 (00, 01, 10, 11) als zufällig ausgewählte 3x3-Punkte-Matrix codiert. Die echten Muster werden in einer großen Menge unechter, nicht zuordenbarer Muster versteckt. Die Entschlüsselung erfolgt wieder mit dem „Dreifachschlüssel“. Per Computer können dann die falschen Punktmuster effektiv entfernt und die verbleibenden 2-Bit-Codes zu 8-Bit-ASCII-Codes zusammengesetzt und in Zeichen rückübersetzt werden.
Der Ansatz auf Basis der verschiedenen leuchtenden Perowskite in Kombination mit dem einfach anwendbaren Dreifachschlüssel und den Punktmatrix-Musterszenarien eröffnet neue Wege zu einer verbesserten Informationssicherheit bei gleichzeitig rascher, effizienter Entschlüsselung.
Angewandte Chemie: Presseinfo 09/2025
Autor/-in: Qun Zhang, University of Science and Technology of China, Hefei (China), mailto:qunzh@ustc.edu.cn
Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany
Die "Angewandte Chemie" ist eine Publikation der GDCh.
https://doi.org/10.1002/ange.202504327
Ver- und Entschlüsseln mit lumineszierenden Perowskiten
(c) Wiley-VCH
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Chemistry, Materials sciences
transregional, national
Scientific Publications
German
Ver- und Entschlüsseln mit lumineszierenden Perowskiten
(c) Wiley-VCH
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