цветовая индивидуализация защищенных документов

Формула изобретения

1. Способ цветовой индивидуализации защищенных документов (42), которые содержат тело (43) документа, в котором содержатся исходные материалы, которые посредством локализованного целенаправленного ввода энергии возбуждают для создания или изменения наночастиц (21; 49), при этом вид и/или концентрация наночастиц (21; 49) локально в теле (43) документа зависит от ввода энергии, а цветовое восприятие наночастиц (21; 49) зависит от их вида и/или локальной концентрации, характеризующийся тем, что энергию локально целенаправленно вводят в место, в котором в теле (43) документа должно быть достигнуто цветовое восприятие для того, чтобы посредством достигнутого цветового восприятия сохранить индивидуализирующую информацию, причем для достижения изменения цвета изменяют зависимость поглощения света наночастицами от длины волны, не являющуюся лишь изменением эффективности поглощения в спектре поглощения, изменение цвета обусловлено эффектом квантования наночастиц, а цветовое восприятие устанавливают посредством ввода энергии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергию вводят посредством лазера (45).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергию вводят варьированно во времени.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что интенсивность лазерного излучения и/или частоту лазерного излучения модулируют для того, чтобы регулировать ввод энергии во времени.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что длину волны лазерного излучения согласуют для того, чтобы достигнуть хорошего поглощения в материале-активаторе, который содержится в исходных материалах.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что ввод энергии осуществляют так, что отсутствует химическая дегенерация, прежде всего деполимеризация, пиролиз или карбонизация, материала тела (43) документа.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что цветовое восприятие контролируют, а подвод энергии регулируют в зависимости от контролируемого цветового восприятия.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергию локализованно целенаправленно вводят в тело документа в нескольких местах для того, чтобы создать в этих нескольких местах цветовое восприятие на основе наночастиц, при этом эти несколько мест образуют узор, который содержит индивидуализирующую информацию.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в нескольких местах посредством ввода энергии создают разные цветовые восприятия.

10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что посредством изменения ввода энергии целенаправленно формируют различные наночастицы.

11. Защищенный документ (42), который содержит выполненное с возможностью персонализации тело (43) документа, при этом внутри тела (43) документа содержатся исходные материалы, которые посредством локализованного ввода энергии являются возбудимыми для образования наночастиц (21; 49) разного вида и/или разной концентрации, при этом вид и/или концентрация зависит от ввода энергии и при этом цветовое восприятие наночастиц (21; 49) зависит от их вида и/или концентрации, причем цветовое восприятие достигнуто путем изменения зависимости поглощения света наночастицами от длины волны, не являющейся лишь изменением эффективности поглощения в спектре поглощения, цветовое восприятие обусловлено эффектом квантования наночастиц и является устанавливаемым посредством ввода энергии.

12. Защищенный документ (42) по п.11, отличающийся тем, что исходные материалы содержат наночастицы, энергия запрещенной зоны которых в связи с эффектом квантования размера является большей, чем энергия фотонов видимого света.

13. Защищенный документ (42) по п.11, отличающийся тем, что содержащиеся в исходных материалах наночастицы склонны к росту частиц, приводящему к эффекту квантования размера.

14. Защищенный документ (42) по п.11, отличающийся тем, что исходные материалы содержат предшественник для образования наночастиц (21; 42), которые имеют эффект квантования размера, или эффект квантования формы, или эффект квантования концентрации наночастиц.

15. Защищенный документ (42) по п.11, отличающийся тем, что исходные материалы заделаны в матрицу.

16. Защищенный документ (42) по п.15, отличающийся тем, что матрица состоит из поликарбоната, прежде всего бисфенол-А-поликарбоната.

17. Защищенный документ (42) по п.11, отличающийся тем, что исходные материалы содержат материал-активатор, который имеет хорошее поглощение лазерного излучения.

18. Защищенный документ (42) по п.17, отличающийся тем, что материал-активатор содержит оксид цинка (ZnO).

19. Защищенный документ (42) по п.11, отличающийся тем, что исходные материалы содержат способные к квантованию формы наночастицы (21; 49), которые изменяют свою форму в зависимости от ввода энергии в тело документа (43), при этом их цветовое восприятие зависит от формы.

20. Защищенный документ (42) по п.11, отличающийся тем, что исходные материалы содержат предшественник веществ, которые образуют наноколлоиды, цветовое восприятие которых зависит от локальной концентрации наноколлоидов.

21. Защищенный документ (42) по п.11, отличающийся тем, что тело (43) документа является ламинированным из нескольких слоев (44) составным телом и различные из этих нескольких слоев (44) тела (43) документа содержат различные исходные материалы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству для цветовой индивидуализации защищенных документов, которые имеют тело документа, а также к защищенным документам для цветовой индивидуализации с телом документа и способу их изготовления.

Защищенные документы - это документы, которые с помощью элементов защиты защищены от подделки, фальсификации и/или копирования. Таким образом, к защищенным документам относятся, например, удостоверения личности, заграничные паспорта, удостоверения личности в виде карточек, удостоверения для контроля допуска, акцизные марки, билеты, водительские удостоверения, документы на автомобиль, банкноты, чеки, знаки почтовой оплаты, кредитные карты, любые чип-карты и самоклеящиеся этикетки (например, для защиты продукта). Такие защищенные документы, которые иногда также называются ценными документами, обычно имеют подложку, печатный слой и, факультативно, прозрачный покровный слой. Подложка - это несущая структура, на которую наносится печатный слой с информацией, изображениями, узорами и т.п. В качестве материалов для подложки являются приемлемыми все обычные для данной области материалы на бумажной и/или пластмассовой основе.

Многие современные защищенные документы имеют тело документа, которое содержит по меньшей мере один, предпочтительно несколько, наиболее предпочтительно исключительно несколько состоящих из пластмасс, соединенных друг с другом слоев. Это тело документа имеет один или несколько элементов защиты. Один вид элементов защиты представляет собой внедренные в такое тело карточки индивидуализирующие данные, которые могут включать в себя, например, серийный номер, номер удостоверения, относящиеся к личности данные, например фамилию и/или дату рождения, биометрические данные, например фотографии (паспортные фотографии), рост и/или цвет глаз и тому подобное.

Из уровня техники известно внедрение таких индивидуализирующих данных внутрь состоящего из пластмассовых материалов тела документа. Для этого с помощью лазера в пластмассовый материал вводится энергия, и за счет этого осуществляется пиролиз, который ведет к карбонизации и, тем самым, к почернению в местах, в которых в пластмассы вводится энергия. Такой способ описан, например, в EP 0975148 A1. Размещение индивидуализирующей информации внутри тела документа имеет то преимущество, что она особенно хорошо защищена от износа и фальсификации.

Кроме того, из уровня техники известно внедрение в тело карты цветовой индивидуализации. Из DE 10053264 A1 известен, например, способ вписывания данных, прежде всего персонализирующих данных, на и/или в носитель данных посредством электромагнитного излучения, при этом в способе подготавливается любой носитель данных, на и/или в котором по меньшей мере локально предусматривается по меньшей мере один краситель, и этот краситель посредством электромагнитного излучения облучается по меньшей мере одним диапазоном длины волны, так что в области облучения в результате обесцвечивания происходит изменение цвета красителя, при этом этот цвет является определимым машинным способом и/или глазом человека.

В DE 19955383 A1 описан способ нанесения цветовой информации на объект, при этом объект по меньшей мере в расположенном около поверхности слое имеет по меньшей мере две передающие различные краски частицы, которые под влиянием лазерного излучения изменяют цвет этого слоя, при этом применяется лазерное излучение по меньшей мере с двумя разными длинами волны для изменения цвета этого слоя, а воздействие на объект лазерного излучения происходит векторным и/или растровым способом через двухкоординатное устройство отклонения лучей и фокусирующее устройство для фокусирования лазерного излучения на слое объекта. В этом способе за счет разных волновых длин в разных диапазонах длины волны поглощающие красящие пигменты обесцвечиваются для изменения цветового восприятия.

Из DE 10316034 A1 известен способ формирования информации в теле носителя, в котором в теле носителя простыми средствами должна создаваться особо долговременно стабильная к свету и влажности информация. Для этого для определенного числа содержащихся в теле носителя исходных материалов в локализованной частичной области тела носителя посредством лазерного излучения устанавливаются реакционные условия, которые побуждают эти исходные материалы к реакции синтеза. При этом выбираются сложные реакционные процессы, которые синтеза цветных веществ могут быть запущены только целенаправленно посредством лазерного излучения, а не солнечным светом. При этом цветное вещество - это вещество, которое является цветным независимо от своего размера и формы. Таким образом могут быть синтезированы различные цветные вещества. Однако, проблематичной является возможность целенаправленного наведения на отдельные цвета. Еще одна проблема заключается в проведении цветообразующих реакций с пространственным разрешением и без реакций тушения для того, чтобы добиться однозначного окрашивания.

Таким образом, в основу изобретения положена техническая задача создания способа и устройства, а также тела документа защищенного документа, а также способ его изготовления, с помощью которых является возможным простым образом осуществление цветовой индивидуализации, предпочтительно после изготовления самого тела документа.

Согласно изобретению эта задача решена посредством способа с признаками пункта 1 формулы изобретения, защищенного документа с признаками пункта 11 формулы изобретения, а также устройства с признаками пункта 22 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.

Для этой цели предусматривается использование наночастиц, взаимодействие которых с электромагнитным излучением, то есть и со светом в видимом диапазоне длин волн, зависит от эффектов квантовой механики, которые находятся под влиянием вида и/или локальной концентрации наночастиц. Для этого предлагается способ цветовой индивидуализации защищенных документов, которые содержат тело документа, в котором содержатся исходные материалы, которые посредством локализованного целенаправленного ввода энергии возбуждают для создания или изменения наночастиц, при этом вид и/или концентрация наночастиц локально в теле документа зависит от ввода энергии, и при этом цветовое восприятие наночастиц зависит от их вида и/или локальной концентрации, в котором энергию локально целенаправленно вводят в место, в котором в теле документа должно быть достигнуто цветовое восприятие для того, чтобы посредством достигнутого цветового восприятия сохранить индивидуализирующую информацию. Таким образом создается защищенный документ, который содержит выполненное с возможностью цветовой персонализации тело документа, при этом внутри тела документа содержатся исходные материалы, которые целенаправленно для образования наночастиц различного вида и/или разной концентрации являются возбудимыми посредством локализованного ввода энергии, при этом вид и/или концентрация зависит от ввода энергии, и при этом цветовое восприятие наночастиц зависит от их вида и/или их концентрации. Устройство для индивидуализации указанного защищенного документа с телом защищенного документа содержит приемник тела документа для приема тела документа, источник энергии для локализованного ввода энергии в тело документа для того, чтобы целенаправленно изменять цветовое восприятие так, чтобы посредством полученного цветового восприятия в теле документа сохранялась индивидуализирующая информация. Защищенный документ с выполненным с возможностью цветовой персонализации телом документа создается за счет того, что при изготовлении тела документа в него одновременно внедряются исходные материалы.

При изготовленном посредством ламинирования из нескольких слоев теле документа исходные материалы могут быть внедрены между двумя слоями перед ламинированием, например, с помощью техники печати.

Под видом наночастиц подразумевается, во-первых, их размер, а, во-вторых, их геометрическая форма. Наночастицы из полупроводниковых материалов, которые в твердотельном материале (Bulk) имеют запрещенную зону, предпочтительно, менее 2 электрон-вольт, часто проявляют так называемый эффект квантования размера, когда размер частицы варьируется в постоянно уменьшающиеся наночастицы в диапазоне нескольких нанометров или менее. Чем меньше становится наночастица этого полупроводника, тем больше становится запрещенная зона. Таким образом, энергия запрещенной зоны зависит от размера, то есть вида наночастиц. С энергией запрещенной зоны, в свою очередь, связаны характеристики поглощения электромагнитного излучения. При этом с изменением энергии запрещенной зоны изменяется цвет наночастиц, то есть цветовое восприятие, которое получают при рассмотрении наночастиц. При определенных типах наночастиц на цветовое восприятие, то есть на их абсорбционное поведение, влияет, главным образом, форма их поверхности. В частицах возбуждаются так называемые поверхностные плазмоны. Они в решающей степени зависят от формы частиц. Без изменения объема, только лишь за счет изменения формы наночастицы, например, формата при имеющей форму палочки наночастице, то есть соотношения продольного протяженности к поперечной протяженности, ее абсорбционное поведение может изменяться в зависимости от длины волны. Таким образом, в первую очередь, под цветовым восприятием имеется в виду абсорбционное поведение наночастицы. Кроме того, для специалиста из этого вытекает, что цветовое восприятие, само собой разумеется, также зависит и от количества имеющихся в определенном объеме или же на определенной поверхности наночастиц, так как количество частиц оказывает влияние на общую абсорбцию в указанном объеме или на указанной поверхности. Однако при этом изменяется не характеристика спектра поглощения, а лишь эффективность поглощения. Если в связи с изобретением речь идет об изменении цветового восприятия, то таковое не имеется виду в связи с увеличенным/уменьшенным абсолютным поглощением.

От этого следует отличать изменение цветового восприятия наночастиц на основе их локальной концентрации. При наночастицах, у которых абсорбционное поведение в видимой области спектра определяется, главным образом, возбуждением поверхностных плазмонов, имеет место еще один зависимый от концентрации эффект, который изменяет зависимость абсорбции от длины волны и, тем самым, и цвет наночастиц. При этом определенную роль играют эффекты квантовой механики, которые основаны на том, что наночастицы влияют друг на друга и, не образуя химической связи, так изменяют квантово-механические функции состояния электронной системы отдельных наночастиц, что изменяются их спектры поглощения, а в результате этого и их цвет. Таким образом, при этих наночастицах концентрация приводит не к более интенсивному цветовому восприятию, а к смещенному к другому цвету цветовому восприятию. Этот эффект здесь называется эффектом квантования концентрации наночастиц.

Таким образом, посредством целенаправленного локального ввода энергии в тело документа возможно целенаправленное образование наночастиц, то есть создание или изменение наночастиц, и за счет этого целенаправленное установление почти любого цвета оптической области спектра. Тем самым, посредством этого является возможной цветовая индивидуализация защищенных документов.

Важно отметить, что большинство предложенных систем не требуют введенной энергии, как правило, и в качестве активирующей энергии, чтобы начать или осуществить образование наночастиц, которые приводят к изменению цветового восприятия. Более того, исходные материалы внедрены в тело документа так, что при нормальных температурах окружающей среды он мешает системам образовывать такие производящие цветовое восприятие наночастицы. Мельчайшие наночастицы, которые не стабилизируются внедрением в матрицу, химическим раствором или тому подобным, склонны, например, к тому, чтобы срастаться в более крупные наночастицы. В результате этого, поверхностная энергия участвующих наночастиц в целом уменьшается. Такой процесс пресекается посредством внедрения в тело документа при температуре окружающей среды и протекает только там, где тело документа в результате ввода энергии локально нагревается.

В одном предпочтительном варианте осуществления энергия вводится посредством одного или нескольких лазеров. Лазеры обеспечивают то преимущество, что их свет является хорошо фокусируемым, и поэтому энергия может быть подведена в фокусе целенаправленно локализовано. При соответствующем выборе длины волны лазерного излучения, в зависимости от материала, из которого изготовлено тело документа, является возможным осуществление цветовой индивидуализации и не только на поверхности. Кроме того, ввод энергии посредством одного или нескольких лазеров обеспечивает то преимущество, что можно модулировать интенсивность и/или частоту лазера для того, чтобы управлять вводом энергии, а за счет этого и процессом образования вызывающих желаемое цветовое восприятие наночастиц.

В одном предпочтительном варианте осуществления исходные материалы содержат наночастицы, энергия запрещенной зоны которых в связи с эффектом квантования размера больше, чем энергия фотонов видимого света. Эти наночастицы исходных материалов в результате целенаправленного ввода энергии в тело документа могут быть побуждены к тому, чтобы срастаться в более крупные наночастицы и поэтому в связи с эффектом квантования размера изменять свой спектр поглощения и, тем самым, и свой цвет и цветовое восприятие.

Таким образом, в одном варианте осуществления исходные материалы, предпочтительно, заделаны в матрицу. Она, предпочтительно, выполнена так, что компоненты исходных материалов могут двигаться в матрице, только если в матрицу вводится энергия, и она за счет этого нагревается.

В одном особо предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что матрица состоит из поликарбоната, прежде всего из бисфенол-А-поликарбоната. Поликарбонаты пригодны, прежде всего, потому, что в видимом диапазоне длины волны они являются прозрачными для электромагнитного излучения. Тем не менее, с помощью лазера могут быть сгенерированы такие высокие плотности энергии излучения, что поликарбонатный материал может быть локально целенаправленно нагрет.

Однако, чтобы улучшить поглощение лазерного излучения в одном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что исходные материалы содержат материал-активатор, который хорошо поглощает лазерное излучение. Материал-активатор может быть введен в концентрациях, которые не оказывают негативного влияния на восприятие прозрачности тела документа, и все же заметно повышают локальное целенаправленное поглощение лазерного излучения. Длина волны лазерного излучения может быть согласована так, чтобы достигнуть хорошего поглощения в материале-активаторе.

В одном предпочтительном усовершенствовании изобретения предусмотрено, что материал-активатор содержит оксид цинка ZnO. Однако, в качестве материала-активатора могут быть применены и другие вещества, например сажа или Iriodin^®.

В другом варианте осуществления изобретения предусмотрено, что исходные материалы дополнительно или в качестве альтернативы содержат предшественник для образования наночастиц, абсорбционное поведение которых зависит от их вида и/или их локальной концентрации. Это означает, что их цветовое восприятие зависит от их вида и/или их локальной концентрации. При этом в качестве предшественников в исходных материалах присутствуют такие вещества, которые в результате химической реакции при вводе энергии в тело документа образуют наночастицы и/или приводят к росту уже имеющихся мельчайших наночастиц. В таком варианте осуществления путем целенаправленного управления подводимой энергией можно целенаправленно оказывать влияние как на количество созданных наночастиц, так и на их размер. Если большой ввод энергии происходит в течение короткого времени, так что локально в материале осуществляется нагрев до высокой температуры, например 180°C, инициируется образование большого числа центров кристаллизации. Если же, напротив, подвод энергии выбирается так, что локально получается более низкая температура, например 120°C, происходит лишь незначительное образование центров кристаллизации, но, тем не менее, рост размеров уже существующих наночастиц при этой низкой температуре прогрессирует.

Таким образом, посредством целенаправленного подвода энергии можно варьировать во времени локальную температуру, и за счет этого может быть обеспечено управление процессом, так что может быть установлено оптимальное желаемое цветовое восприятие, то есть желаемый цвет. Особо подходящим веществом оказались II-VI-полупроводниковые наночастицы. Однако известны и другие подходящие системы или вещества, например фосфид кадмия Cd₃P₂ и т.д. В принципе, могут быть применены все вещества, которые проявляют зависимое от вида абсорбционное поведение в видимом диапазоне длин волн, прежде всего зависимое от размеров, формы и/или концентрации абсорбционное поведение (при этом здесь опять же имеется в виду изменение спектра поглощения (его зависимый от длины волны характер) в зависимости от концентрации).

Определенные в качестве особенно подходящих II-VI-полупроводниковые наночастицы имеют, как правило, большой эффект квантования размера. К предпочтительным материалам относятся, например, сульфид кадмия или сульфид ртути, селенид кадмия или селенид ртути, теллурид кадмия или теллурид ртути, а также тройные или четверные соединения указанных элементов. Чтобы осуществить образование этих наночастиц или поддержать или стимулировать рост размеров уже существующих наночастиц, исходные материалы могут содержать, например, ацетат кадмия и/или ацетат ртути и тиоацетамид, из которых при вводе энергии образуется сульфид кадмия или же сульфид ртути.

В еще одном варианте осуществления исходные материалы содержат способные к квантованию формы наночастицы, которые в зависимости от ввода энергии изменяют свою форму, при этом их цветовое восприятие зависит от формы. Способные к квантованию формы наночастицы могут состоять, например, из золота и/или серебра и/или их сплавов. Исходные материалы могут содержать, например, имеющие форму палочек наночастицы из золота. Посредством ввода энергии эти наночастицы могут быть стимулированы к тому, чтобы превращаться в направлении сферической формы. При этом изменяется спектр поглощения, который находится под доминирующим влиянием возбуждения поверхностных плазмонов.

Зависимое от концентрации цветовое восприятие имеют, прежде всего, наночастицы из сплавов золота и серебра. Их абсорбционное поведение зависит о среднего расстояния до соседней наночастицы. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения исходные материалы содержат предшественник веществ, которые образуют коллоидные наночастицы, цветовое восприятие которых зависит от локальной концентрации коллоидных наночастиц. Например, исходные материалы могут содержать оксид цинка (ZnO) и соли золота или серебра. При лазерном облучении ZnO действует в качестве поставщика электронов для восстановления золота или серебра. За счет этого может быть инициирован рост наноколлоидов из золота и/или серебра.

Ввод энергии осуществляется так, что химической дегенерации, прежде всего деполимеризации, пиролиза или карбонизации, материала тела документа не происходит.

В одном предпочтительном варианте осуществления имеются оптические датчики, которые контролируют цветовое восприятие. В этом случае подвод энергии регулируется в зависимости от контролируемого цветового восприятия.

Особо предпочтительно, энергия вводится в тело документа локализовано целенаправленно в нескольких местах, чтобы на основании вида и/или концентрации наночастиц достигнуть в нескольких местах цветового восприятия, при этом эти несколько мест образуют узор, который содержит индивидуализирующую информацию. Предпочтительно, в разных местах посредством ввода энергии возникают разные цветовые восприятия. Это означает, что ввод энергии в разных местах происходит по-разному.

Ниже изобретение поясняется более подробно со ссылкой на предпочтительный пример его осуществления. При этом показано на:

Фиг.1 схематично, потенциалы для частиц разных размеров, соответственно, для валентной зоны и зоны проводимости;

Фиг.2: кривые поглощения для частиц разных размеров;

Фиг.3: характеристика запрещенной зоны в зависимости от размеров частиц для способных к квантованию размера частиц;

Фиг.4: наночастицы различной формы; и

Фиг.5: устройство для индивидуализации защищенного документа с телом документа, выполненным с возможностью цветовой персонализации.

На фиг.1 для трех разных размеров частиц a, b, c представлены прямоугольные потенциальные ямы для зоны проводимости 1a, 1b, 1c и соответствующие прямоугольные потенциальные ямы для валентной зоны 2a, 2b, 2 c. Ширина 3a, 3b, 3c отдельных прямоугольных потенциальных ям 1a, 2a, 1b, 2b, 1c, 2c в блочной модели в каждом случае зависит от размеров частицы. Чем больше частица, тем шире соответствующие прямоугольные потенциальные ямы. В данном случае частица а является самой мелкой частицей, а частица с - самой крупной частицей.

Если в этих прямоугольных потенциальных ямах 1a-1c, 2a-2c соответственно определить получающиеся с учетом квантовой механики энергетически самые низкие уровни энергии 4a-4c зоны проводимости или же самые высокие энергетические состояния 5a-5c валентной зоны, то для частиц a-c различного размера получаются различные разности энергий 6a-6c, которые в каждом случае могут быть ассоциированы с энергией запрещенной зоны. С увеличением размеров частицы разность энергий 6a-6c уменьшается. Чем больше запрещенная зона частицы, тем энергетически выше должно быть излучение, которое поглощается этой частицей.

Фотоны же, энергия которых меньше, чем энергия запрещенной зоны, не поглощаются. Это означает, что с увеличением размеров частицы происходит красное смещение края полосы поглощения. Это схематично показано на фиг.2. Там нанесено поглощение для частиц различных размеров в зависимости от длины волны. Края полосы поглощения 11a-11c кривых поглощения 12a-12c показывают смещение в сторону больших длин волны, то есть красное смещение при увеличении размеров частиц, увеличение которых обозначено стрелкой 13. При изменении размеров частиц проявляется соответствующее поведение.

Для фосфида кадмия Cd₃P₂ запрещенная зона в твердом теле составляет 0,55 эВ. При среднем диаметре частиц 3 нм материал выглядит не черным, а коричневым. При дальнейшем уменьшении диаметра цвет изменяется на красный, оранжевый и желтый до тех пор, пока материал примерно при 1,5 нм не будет выглядеть белым и иметь запрещенную зону около 4 эВ.

На фиг.3 схематично показано изменение зоны проводимости 15 и валентной зоны 16 в каждом случае в зависимости от размеров частиц. При малых размерах частиц энергия 17 запрещенной зоны велика, например, порядка 4 эВ. Частицы этого размера выглядят белыми. При увеличении размеров частиц энергия 17 запрещенной зоны уменьшается, и цвет изменяется с желтого, через оранжевый, красный до коричневого и, наконец, черного.

Схожий энергетический эффект происходит, например, при имеющих форму палочек частицах золота. На фиг.4 схематично изображена наночастица 21, формат которой, отношение длины 22 к ширине 23, уменьшается. Такая имеющая форму палочки наночастица, наночастица большого формата, внедрена в качестве исходного материала, например, в выполненную из поликарбоната матрицу. Если эту матрицу нагревать, то наночастице предоставляется возможность изменить свою форму. Уменьшение формата ведет к уменьшению поверхности, а тем самым и энергии поверхности, так что это превращение первоначально имеющей форму палочки наночастицы 21 предотвращается только матрицей. Только лишь при нагреве матрицы и наночастицы последней предоставляется возможность изменить свою форму в сферическую форму. При этом объем наночастицы остается неизменным. С изменением формата изменяется и ее абсорбционное поведение с инфракрасного до видимого.

На фиг.5 схематично изображено устройство 41 для лазерной персонализации защищенного документа 42, который содержит выполненный с возможностью цветовой индивидуализации тело 43 документа. Предпочтительно, тело 43 документа представляет собой образованное ламинированием из нескольких слоев 44 составное тело. Предпочтительно, эти слои 44 образованы из одного или нескольких термопластичных синтетических материалов. Перед ламинированием, на отдельные слои или все слои может быть нанесена печать. Кроме того, в отдельные или несколько слоев могут быть внедрены микрочипы или другие защитные элементы. По меньшей мере один слой, предпочтительно несколько слоев, выполнены так, что в них заделаны исходные материалы для образования масштабируемых наночастиц. Наночастицы могут быть также внедрены между двумя слоями, например, с применением техники печати. Слой состоит, например, из бисфенол-А-поликарбоната. Этот материал является матрицей для исходных материалов. В эту матрицу внедрены, например, мельчайшие наночастицы веществ, энергия запрещенной зоны которых превышает энергию фотонов видимого света. Дополнительно или в качестве альтернативы в матрицу могут быть внедрены предшественники, например, ацетат кадмия или тиоацетамид. В качестве материала-активатора в матрицу заделан, например, оксид цинка ZnO.

Тело документа содержится в приемнике 55 тела документа.

В качестве источника энергии устройство 41 содержит лазер 45. Этот лазер 45 генерирует электромагнитное излучение в инфракрасной, видимой и/или ультрафиолетовой области спектра. Например, лазер 45 может быть выбран из следующего списка YAG:Nd - лазеры (длина основной волны или с умноженной частотой: 1064 нм, 532 нм, 355 нм, 266 нм), эксимерные лазеры (F₂ 157 нм, Xe 172 нм), эксиплексный лазер (ArF 193 нм, KrF 248 нм, XeBr 282 нм, XeCl 308 нм, XeF 351 нм), титаново-сапфирный лазер, CO₂-лазеры (10,6 мкм) или диодный лазер . Это лазерное излучение 46 с помощью проекционной оптики 47 локализуется с фокусированием в области слоев 44, в которые заделаны исходные материалы. В фокусе 48 лазерное излучение 46 поглощается, предпочтительно, материалом-активатором, например, оксидом цинка (ZnO). Это приводит к локальной горячей точке (hot spot), в результате чего инициируется образование сульфида кадмия, который откладывается на материале-активаторе - оксиде цинка (ZnO). В зависимости от интенсивности лазерного излучения, образуется различное количество наночастиц. Чем выше интенсивность лазерного излучения, то есть чем выше локально поднимается температура матрицы, тем больше образуется наночастиц. Если выбирается более низкая температура, образуется меньше наночастиц или они не образуется вовсе. Однако рост уже существующих наночастиц продолжается. При этом изменяется размер наночастиц 49. В зависимости от размера изменяется цветовое восприятие.

В еще одном варианте осуществления облучение материала-активатора, например, оксида цинка (ZnO), ведет к созданию пар «электрон-дырка», в результате чего, например, ионы солей металлов, прежде всего серебра (Ag⁺) и золота (Au³⁺), восстанавливаются до соответствующих металлов и образуют наночастицы.

Посредством оптического датчика 50, который выполнен, например, в виде цветной ПЗС-камеры, контролируется оптическое восприятие. Для этого может потребоваться, чтобы тело 43 документа было освещено источником 51 света. Зарегистрированные с помощью оптического датчика 50 сигналы анализируются в управляющем устройстве 52, которое управляет вводом энергии через выполненный в виде лазера 45 источник энергии 41. Кроме того, источник энергии 41 может содержать модулятор 54, с помощью которого модулируется частота и/или амплитуда лазера для того, чтобы обеспечить возможность управления вводом энергии в тело 43 документа. В других вариантах осуществления модулятор может быть интегрирован в лазер 45.

Специалисту понятно, что источник энергии может содержать и несколько лазеров, которые излучают свет разной длины волны. За счет этого является возможным оптимальное возбуждение различных материалов-активаторов.

В других вариантах осуществления может быть предусмотрено, что наночастицы для изменения цветового восприятия создаются в нескольких различных слоях тела документа. Если лазерное излучение фокусируется в разных местах тела документа одновременно или со смещением во времени, чтобы в каждом случае локально целенаправленно вводить энергию и создавать наночастицы, которые создают оптическое восприятие цвета в видимой области спектра, в теле документа может быть создан цветной узор, который представляет собой индивидуализирующую информацию, например фамилию, паспортную фотографию и т.д.

В некоторых вариантах осуществления само тело документа является полным защищенным документом или же ценным документом. В других вариантах осуществления тело документа заделано, например, в книжку паспорта.

В некоторых вариантах осуществления тело документа является ламинированным из нескольких слоев составным телом, в котором различные слои содержат различные исходные материалы и/или их концентрации. За счет этого посредством локализованного ввода энергии в различных слоях простым образом могут быть созданы различные цветовые восприятия. Вместе они могут составлять цветной узор. Однако слои могут содержать и одинаковые исходные материалы и/или их концентрации.

Специалисту понятно, что изобретение, главным образом, найдет применение в видимой области спектра. Однако возможны и варианты осуществления, которые создают цветовое восприятие, которое предусмотрено только для машинной проверки. С одной стороны, поскольку созданное цветовое восприятие находится в УФ или ИК области спектра или поскольку создается определенная концентрация наночастиц, ее интенсивность поглощения для машинной проверки является недостаточно высокой. В данном случае имеется в виду отношение интенсивности поглощения, а не его зависимый от длины волны характер изменения. И здесь информация хранится посредством изменения измененного в зависимости от длины волны цветового восприятия. Только некоторое количество созданных, измененных в цвете наночастиц целенаправленно поддерживается малым.

Описанные варианты осуществления являются лишь примерными. Специалисту понятно, что существует множество возможностей модификации.