假冒伪劣给品牌所有者带来了诸多烦恼。企业蒙受销售损失，政府则损失税收。根据国际商会的数据，假冒和盗版产品给全球企业造成的损失每年高达 6500亿美元 。
科学家和工程师已经开发出许多打击造假者的技术。你口袋里现在可能就有一个例子——我们几乎每天都在使用的纸币，采用特种纸张印制，并带有水印、全息图、亮面条纹以及许多其他防伪特征。当我们把大面额钞票递给收银员时，他们通常会在紫外线灯下查看，以确认钞票是真是假。在这种光线下，可以看到在普通阳光下不可见的彩色图像。在紫外线灯下发光的灯光被称为荧光或发光。驾照和护照上的类似荧光标记也被设计成在紫外线下发光。
尽管这些荧光材料已广泛用于保护高价值商品、政府文件和纸币，但它们存在一个弱点：一旦造假者熟悉其配方，就能相当容易地仿制。
如今， 我们发明了新一代荧光墨水 ，将给造假者带来严峻挑战。用这些新型墨水印制的图像，其颜色取决于一种内置的“分子加密”机制，并且只有在紫外线下观察时才会显现。每位用户都可以选择自己的墨水配方，因此，即使是我们这些发明者，也无法仿制受保护的荧光标记。
杂轮烷示意图。
Stoddart Group， CC BY-NC-ND
墨水的制备
这种新型墨水源于一次偶然的发现：当时我们试图制造一种含有环状分子的荧光分子。出乎意料的是，我们分离出一种名为杂轮烷的化合物，它后来成为我们隐形墨水的活性成分。
a）用我们的 b）荧光墨水印制的梵高《向日葵》，分别在 c）紫外线和阳光下的效果。
CC BY-NC-ND
杂轮烷单独在紫外线下会发出暗红色荧光。但加入一种糖类——即环糊精（源自玉米淀粉）——就能打乱其特殊的分子排列。根据加入环糊精的量及其与杂轮烷的相互作用，我们可以调整墨水，使其呈现从红色、黄色到绿色的不同荧光颜色。
在分子层面上，无色的杂轮烷会与墨水的其他成分相互作用。它会选择性地包裹某些部分，并阻止其他分子相互黏附，最终引发一种不太容易预测的颜色变化。这种复杂程度在以往的防伪工具中从未出现过。
我们的墨水类似于软饮料的专有配方。用其他成分或许可以调出近似的味道，但若不精确了解配方，就不可能完全还原其风味。
荧光墨水印在不同纸张上时，会在紫外线下呈现不同颜色。
Stoddart Group， CC BY-NC-ND
不仅如此，荧光墨水还会受到其涂布表面的影响。例如，在普通复印纸上呈橙色的墨水混合物，印在报纸上却会呈现绿色。这一现象意味着，这种新型荧光墨水可用于识别不同纸张。
加密与验证
想想计算机科学中的 加密过程 。 密码学算法 会保护原始信息，并将数据转换为一组“随机”信息，再由接收者解码。
我们的荧光墨水以类似方式工作。“分子加密”过程包括选取一组变色剂，并调整它们的相对比例。用户可以设定参数，通过不同设置生成数千种颜色组合。每种独有的秘密墨水配方都可以用普通喷墨打印机印在标签或其他标记上。若不了解加密设置的全部信息，就不可能逆向还原这一过程。
荧光防伪墨水可以拥有独特且无法伪造的“指纹”。
Stoddart Group， CC BY-NC-ND
这就是信息在荧光染料中编码的方式。但还必须以某种方式验证信息，才能确认物品是真品还是赝品。
我们开发了一种验证机制，可以核验预先印在图像中的信息，该图像使用荧光墨水印制。只需将验证指示剂喷洒或擦拭在印刷图像上即可。不同配方的墨水看起来可能颜色相同，但施加环糊精等验证指示分子后，它们的反应会大不相同。可供选择的验证指示剂种类繁多，能引发不同的颜色变化。这种验证机制源于墨水成分之间复杂的分子相互作用，因此，即便造假者能够仿出原有的荧光颜色，也几乎不可能在验证过程中复制颜色变化。
真品还是赝品？拿出你的验证擦拭片和紫外线灯。
Simon A， CC BY-NC-ND
下面介绍整个流程。奢侈品制造商会为其专有墨水选择一组秘密参数。例如，公司会用这种在普通光线下不可见的墨水，为每个手提包印制一张标签。购买产品的精品店店主或最终消费者，都可以在紫外线下查看印好的标签，确认其颜色与预期相符。他们还可以用验证拭子擦拭标签，确认特定验证分子组合与印刷墨水所产生的变化，与制造商告知他们应看到的效果完全一致。造假者将无计可施，因为这一流程从根本上无法仿制。
本文由 The Conversation合作发表。阅读 原文。
本文的发表并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
关注议程动态， 订阅我们的每周通讯。
作者：Fraser Stoddart 是西北大学化学教授。Chenfeng Ke 是西北大学化学博士后研究员。Xisen Hou 是西北大学化学博士生。
图片：2014年5月7日，在法兰克福德国联邦储备银行总部举行的新闻发布会上，展示了在紫外线下的新发行10欧元纸币。路透社/Ralph Orlowski。