Даже профессиональному взломщику будет крайне сложно рассекретить код системы безопасности, о существовании которой он не подозревает. В этом и заключается одно из главных преимуществ молекулярных "замков", ведь благодаря небольшим размерам их даже обнаружить нелегко.
По сути, подобные замки − пример стеганографии, ведь скрыт не только пароль, но и сам факт наличия замка. Ещё одно преимущество этой технологии в том, что вместо электронных сигналов в ней используются сигналы химические и оптические, что ещё более запутывает процесс рассекречивания системы и её расшифровки.
Разработка молекулярных замков всё ещё находится на начальной стадии. Первая подобная блокирующая система была представлена в 2007 году профессором Абрахамом Шанцером (Abraham Shanzer) и его группой из научного института Вейцмана. До сих пор создание замков с несколькими уровнями паролей было непосильной задачей.
Но недавно химики из института Вейцмана продемонстрировали систему молекулярной блокировки, которая способна реагировать на несколько паролей. То есть по сути "пользователю" надо пройти два уровня защиты, сначала правило ввести "логин", а затем и "пароль". Такое усовершенствование позволит молекулярным клавиатурам конкурировать с электронными замками и создавать системы повышенной безопасности.
Принцип действия замка с молекулярной "клавиатурой", разработанного израильскими учёными, основан на комбинаторном флуоресцентном молекулярном датчике, который реагирует на различные химические вещества. В отличие от большинства существующих люминесцентных молекулярных сенсоров, которые генерируют дискретные оптические сигналы, этот датчик способен генерировать уникальные оптические "подписи" для различных химических веществ, действуя по принципу обонятельной системы.
"Если одорант достигает вашего носа, то одновременно запускается действие нескольких обонятельных рецепторов, – поясняет старший научный сотрудник института Вейцмана Давид Маргулис (David Margulies), также участвовавший в разработке первых молекулярных замков. – Это создаёт уникальный "отпечаток" каждого одоранта и позволяет обонятельной системе распознавать множество запахов. В нашей системе способность генерировать уникальный оптический отпечаток для каждого химического пароля позволяет флуоресцентным молекулам различать сразу несколько вариантов пароля".
По словам учёных, такая способность к генерации уникальных оптических шаблонов для каждого пароля делает эту систему подобной электронной блокировке клавиатуры и биометрическим замкам.
В первом случае разблокировка происходит благодаря правильно введённому паролю, а во втором − с помощью уникальной подписи (например, отпечатков пальцев). В случае же молекулярной блокировки для открытия "замка" необходимы и пароль, и оптические отпечатки, что делает этот тип замка на порядок более безопасным.
Если информация скрыта за электронными замками, а их клавиатура общедоступна, то любой человек, узнавший (или укравший) верный пароль, сможет получить доступ. В случае биометрических замков каждый носит свой собственный "ключ" (например, отпечатки пальцев) при себе. Тем не менее, в этом случае у каждого пользователя есть только один ключ, который известен, но не доступен (случалось, что удавалось подделать и отпечатки пальцев).
В комбинированной молекулярной системе блокировке недоступны ни замок, ни ключ (так как оба представляют собой химические вещества). Но, даже завладев ими, недоброжелателю не гарантирован успешный взлом, ведь всё равно остаётся необходимость ввода верного пароля.
Для создания устройства исследователи использовали различные сахариды (в том числе глюкозу, ксилозу, фруктозу, галактозу и мальтит). Эти химические вещества выступали в качестве чисел, которые обычно используются при создании электронных паролей. "Клавиатура" молекулярной системы блокировки может реагировать на пароли, содержащие два, три или четыре символа. Также она способна различать последовательности символов (например, отличить 112 от 211), что позволяет использовать множество уникальных комбинаций.
Так как система способна генерировать уникальный оптический отпечаток каждого пароля, она также может быть запрограммирована для авторизации нескольких пользователей. Для каждого пользователя будет установлен свой флуоресцентный отпечаток (распознавать его будет программное обеспечение). Кроме того, можно создать также совершенно новые шаблоны паролей путём замены какого-либо химиката (например, путём введения новых сахаридов).
Метод молекулярных замков также может быть использован и в других областях, например, в биомедицине. "Люминесцентные молекулярные сенсоры, благодаря своим небольшим размерам, − один из самых мощных инструментов, используемых в клеточной биологии, – говорит Маргулис. – Они могут проникать в клетки и обнаруживать определённые ионы или биомолекулы в их родной среде. Таким образом, данная технология может быть использована для обнаружения в организме человека опасных химических веществ".
Научная статья израильтян опубликована в издании Journal of the American Chemical Society.
Также по теме:
Учёные впервые различили химические связи внутри молекулы
Химики получили изображения межатомных структур до и после молекулярных реакций
Физики впервые увидели танцы электронов в молекуле
Голландские химики разрабатывают управляемый антибиотик
В США создан ДНК-робот для борьбы с раком
