A criptografia é um novo campo para Olivier Martin, que estuda a óptica de nanoestruturas há muitos anos como chefe do Laboratório de Nanofotônica e Metrologia da Escola de Engenharia da EPFL. Mas depois de desenvolver algumas novas nanoestruturas de prata em colaboração com o Centro de MicroNanoTechnology, Martin e o estudante de doutorado Hsiang-Chu Wang notaram que essas nanoestruturas reagiam à luz polarizada de uma maneira inesperada, que por acaso era perfeita para codificar informações.
Eles descobriram que quando a luz polarizada brilhava através das nanoestruturas de certas direções, uma gama de cores vivas e facilmente identificáveis era refletida de volta. Essas cores diferentes podem receber números, que podem ser usados para representar letras usando o código padrão de comunicação eletrônica ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Para codificar uma mensagem secreta, os pesquisadores aplicaram um código quaternário usando os dígitos 0, 1, 2 e 3 (em oposição ao código binário 0 e 1, mais comumente usado). O resultado foi uma série de sequências de quatro dígitos compostas por diferentes combinações de cores que poderiam ser usadas para soletrar uma mensagem, e assim nasceu o método de criptografia cromo.
Por exemplo, usando seu sistema, a sequência de cores laranja, amarelo, vermelho, branco representava os dígitos 1, 0, 2, 0, respectivamente; uma cadeia de números que, por sua vez, codifica a letra ‘H’ na mensagem de teste secreta ‘Olá!’.
“Cada código de cor não é único, o que significa que o mesmo dígito – 0, 1, 2 ou 3 – pode representar uma cor diferente. Isso significa que o sistema de criptografia é ainda mais seguro, porque a chance de adivinhar a sequência correta do código é menor”, explica Martin. Os resultados do laboratório foram publicados recentemente na revista Materiais Ópticos Avançados.
Uma resposta surpreendente à luz
No coração do novo método está a reação única das nanoestruturas de prata à luz polarizada. As diferentes tonalidades que os pesquisadores observaram foram produzidas primeiro variando o comprimento e a posição das nanoestruturas. Em seguida, os pesquisadores lançaram luz polarizada sobre eles, o que significa que as ondas de luz oscilaram em direções controladas (vertical, horizontal ou diagonal). Dependendo da direção da polarização, a luz refletida pelas nanoestruturas mudava de opaca para viva, produzindo cores robustas que eram enviadas por um segundo polarizador para análise.
Fundamentalmente, no método de criptografia cromossômica, apenas a combinação correta das direções de polarização revelaria a mensagem secreta; a luz polarizada em qualquer outra direção revelaria uma série de cores correspondentes a uma mensagem sem sentido.
Martin explica que, para sua surpresa, as nanoestruturas exibiram o que é conhecido como resposta quiral, pois refletiam a luz polarizada em uma direção diferente da própria excitação. Em física e química, a quiralidade – ou as propriedades de um material que surgem de sua assimetria geométrica – é um aspecto funcional importante e bem estudado de moléculas como proteínas. Mas não se esperava que fosse visto nas nanoestruturas de prata simétricas.
“A quiralidade é um conceito frequentemente mal utilizado e difícil de definir. O aspecto fundamental da quiralidade em geometrias simples como as exibidas por nossas nanoestruturas é uma descoberta importante deste estudo.”
Combinando tecnologia com o olho humano
Além de codificar as mensagens, os pesquisadores demonstraram que poderiam usar seu método para reproduzir uma pintura – neste caso, a pintura de Picasso paisagem mediterrânea — na escala nanométrica. Para conseguir isso, eles substituíram os pixels de uma reprodução digital da pintura por suas nanoestruturas de prata. Assim como com o método de cromo-criptografia, a obra de arte só foi revelada quando a luz polarizada na direção correta brilhou na “nano-pintura”.
Martin diz acreditar que a combinação do método de nanotecnologia com a percepção visual humana tem muito potencial tanto para aplicações artísticas quanto para técnicas de criptografia, como cédulas mais seguras.
“Nanomateriais e cores estão na encruzilhada de alta tecnologia e arte, e acho isso muito atraente. Usando nanoestruturas, você pode codificar uma enorme quantidade de informações em uma área extremamente pequena, então há potencial para uma densidade de informações muito alta. Ao mesmo tempo, uma abordagem de criptografia que pode ser lida e interpretada a olho nu, em oposição a um computador, pode ser vantajosa.”
Com informações de Science Daily.