Déjouer les stylos détecteurs de contrefaçon grâce à une chimie astucieuse [Vidéo]

Plongeons dans la chimie des stylos de détection de contrefaçon, cette vidéo couvre différentes tentatives expérimentales de modifier leur réaction avec l'amidon. Elle aborde également le contexte plus large de la détection de faux billets, soulignant les complexités impliquées.

Les stylos détecteurs de contrefaçon utilisent une réaction amidon-iode pour identifier les faux billets. Mais pourrions-nous les tromper avec de la chimie ? Dans l'épisode d'aujourd'hui, nous plongeons dans la chimie de l'iode, de sa couleur et de ses réactions d'horloge, tout en gagnant un peu d'argent en plus.

Transcription de la vidéo :

Supposons que nous voulions tromper ces stylos de détection de contrefaçon pour la science, comment pourrions-nous empêcher cette réaction de se produire sur du papier normal ?

Vous savez, mon historique de recherche est un vrai chaos.

(musique groovy subtile)

Je vous le dis, quelqu'un va regarder mon historique d'achats en ligne et se dire : elle imprime des billets, et techniquement, c'est vrai.

Fabriquer de la fausse monnaie est mal, illégal et difficile à faire, et si vous cherchez une vidéo explicative, ce n'est pas celle-ci.

Cela fonctionne, ACS Legal ?

Pouvons-nous maintenant faire la vidéo ?

Ces stylos sont remplis d'une solution d'iode, généralement quelque chose comme de l'iodure de potassium pour aider l'iode non polaire à se dissoudre dans l'eau. Si vous les passez sur une feuille de papier ordinaire contenant de l'amidon, cela laisse une marque foncée, et c'est tout.

Ces stylos ne sont qu'une simple réaction entre l'iode et l'amidon.

Maintenant, la plupart des papiers ordinaires comme le papier d'imprimante contiennent de l'amidon.

Si vous vous souvenez de notre épisode sur le pain moelleux, certaines des amidons se regroupent en longues chaînes de molécules de glucose appelées amylose, qui peuvent se replier en hélices.

À l'intérieur du stylo, les ions iodine et iodure se combinent pour former un complexe triiodure.

Je sais, je sais, allons au tableau blanc.

D'accord, je vous suis.

Ainsi, l'iode est l'élément, l'iodure est l'ion, et le complexe triiodure est les trois réunis.

C'est compris ?

Super.

Je crois avoir compris.

Équilibre.

C'est important car lorsque vous passez le stylo sur le papier, ces complexes triiodure se glissent à l'intérieur de l'hélice d'amidon et provoquent une couleur pourpre foncée ou brune.

C'est pourquoi vous pouvez obtenir la même réaction sur un aliment contenant de l'amidon comme une chips de pomme de terre.

Ainsi, iode plus amidon égale une marque brune sur du papier normal, mais le papier-monnaie n'est pas du papier normal.

Il s'agit en réalité d'un mélange de fibres textiles ne contenant pas d'amidon.

Donc, lorsque vous passez le stylo sur un vrai billet, il n'y a pas de changement de couleur car il n'y a pas d'amidon.

Le changement de couleur de l'iode dépend de ce dans quoi il est dissout.

Sous forme solide, l'iode est un métal plutôt gris avec une vapeur violette.

Si vous ajoutez un peu de solution d'iode dans de l'huile, vous pouvez voir cette jolie teinte violette.

Il existe un monde dans lequel cela est violet.

La couleur que nous voyons, bien sûr, est la lumière réfléchie par les molécules.

Une partie de la lumière est absorbée, déplaçant les électrons dans leurs orbitales moléculaires, et une partie rebondit, et ce que nous voyons est la lumière qui rebondit.

Donc, si les longueurs d'onde de la lumière absorbée changent,

la couleur que nous voyons peut également changer.

Et la couleur de l'iode change en fonction du solvant dans lequel il se trouve.

Par exemple, lorsqu'il est ajouté à l'eau, les solutions d'iode passent de cette couleur plutôt violette à une couleur brun jaunâtre.

Cela est dû en partie à l'interaction des électrons entre l'iode et les molécules d'eau.

Des complexes donneur-accepteur faiblement liés peuvent se former entre l'iode et l'eau, ce qui change la manière dont les électrons réagissent à la lumière incidente, modifiant les longueurs d'onde de la lumière absorbée, ce qui change la couleur que nous voyons.

Maintenant, lorsque la solution d'iode dans les stylos réagit avec les molécules d'amidon sur le papier, vous obtenez cette couleur pourpre-brune.

Et rappelez-vous que j'ai dit que cela était probablement dû aux complexes triiodure qui se glissent dans les hélices d'amidon ?

Il y a en réalité un peu plus à cela, et les recherches sur les détails sont encore en cours, car c'est vraiment fascinant.

Ainsi, les stylos contiennent une solution d'iodure d'iode très diluée, qui n'a que très peu de couleur.

Maintenant, il y a des molécules I2 qui flottent, des complexes triiodure et de l'iodure de potassium.

Et si quelque chose, tout cela est juste légèrement jaune pâle.

Mais lorsque les molécules de triiodure se glissent à l'intérieur des hélices d'amidon, des molécules de I2 les accompagnent.

Les électrons qui absorbent la lumière incidente peuvent maintenant facilement se déplacer entre les molécules de I2 et de I3, car elles sont juste à côté les unes des autres, ce qui modifie non seulement la couleur de l'iode, mais aussi son intensité.

Maintenant, vous pouvez obtenir ces bleus vifs et ces marrons foncés que nous voyons lorsque nous mélangeons de l'amidon et de l'iode.

Différentes longueurs de chaînes de polyiode à l'intérieur des hélices d'amidon ont été proposées, allant de trois à quatre, comme nous venons d'en discuter, jusqu'à 160.

Donc, beaucoup de variabilité.

Une équipe de 2022 a enquêté et suggéré que les chaînes courtes pourraient pénétrer dans l'hélice, puis se réarranger, entraînant des chaînes plus longues et potentiellement des changements dans la structure de l'hélice elle-même.

L'interaction change également en fonction de la longueur et de la structure des hélices d'amylose, de la quantité d'eau présente, de la façon dont l'amidon lui-même a été purifié.

Il y a beaucoup de choses ici qui pourraient influencer exactement la couleur qui apparaît lorsque vous passez ce stylo sur le papier.

Quoi qu'il en soit, c'est cool, mais que se passe-t-il si nous voulons réellement empêcher cette interaction de se produire ?

Nous ne pouvons pas retirer l'iode des stylos, alors à la place, voyons si nous pouvons retirer l'amidon du papier.

Tout d'abord, l'amidon est un polymère de molécules de sucre, nous pourrions donc essayer de le décomposer par la chaleur.

L'amidon se décompose à partir d'environ 280 degrés Celsius, soit environ 536 degrés Fahrenheit.

Mais mon four ne va qu'à 500, et la température d'ignition du papier est d'environ 233 degrés Celsius ou 451 degrés Fahrenheit, donc je vais essayer de régler mon four à 425 et voir si nous pouvons peut-être le décomposer un peu, sans le mettre en feu.

(le moule claque)

Ne faites pas ça chez vous.

J'ai également un professionnel du feu à portée de main, au cas où.

(bruit de conteneur qui bouge)

(signal d'erreur incorrect)

Mais voici pourquoi la biochimie est ma préférée.

Viens te battre, George.

Les enzymes catalysent les réactions en abaissant leur énergie d'activation, et il existe une enzyme qui catalyse la décomposition de l'amidon.

L'amylase.

L'amylase permet à cette réaction qui se produit à 233 degrés Celsius de se produire vers environ 65 à 75 degrés Celsius, ce qui est beaucoup plus raisonnable.

Maintenant, votre salive contient en fait beaucoup d'amylase pour décomposer les amidons dans les aliments.

Donc ce que je vais faire, c'est prendre ce morceau de papier et le lécher, non, pas du tout.

Je ne vais pas le faire.

À la place, je vais prendre cette amylase que j'ai commandée sur Internet et ajouter 1/2 cuillère à café par gallon d'eau et faire mijoter notre papier dedans à environ 70 degrés Celsius ou 158 degrés Fahrenheit.

L'amylase décompose les chaînes d'amidon en sucres plus petits comme le maltose et le glucose.

Il y a des bulles qui se forment en haut, et je me demande si ces bulles ne sont pas un peu sucrées, je veux dire, c'est certainement parce que l'eau chauffe, mais peut-être que nous sommes en train de décomposer un peu d'amidon en sucres là-bas.

Eh bien, non.

Peut-être que ça a marché un peu.

Non.

(signal d'erreur incorrect)

Maintenant, la levure crée également et utilise de l'amylase, donc si vous souhaitez le faire d'une manière beaucoup plus odorante, vous pouvez également essayer cela.

(signal d'erreur incorrect)

Alternativement, nous pourrions essayer de bloquer l'iode pour qu'il n'interagisse pas avec l'amidon plutôt que de le décomposer.

Maintenant, nous pourrions essayer de le faire physiquement

avec quelque chose d'hydrophobe, comme la laque pour les cheveux.

(bruit de laque qui se répand)

Oh-ho-ho-ho, ça n'a pas du tout fonctionné.

Ça a presque accéléré la réaction.

La laque pour cheveux est un non.

(signal d'erreur incorrect)

Ou vous pourriez essayer la vitamine C.

La vitamine C, alias l'acide ascorbique, réduit l'iode en ions iodure, qui sont essentiellement incolores en solution.

Donc vous obtenez I2, 2I moins.

Ces hydrogènes apparaissent ici.

Réduction, chimie.

Alors nous pouvons pulvériser un peu de vitamine C dissoute dans de l'eau sur notre billet, le laisser sécher, puis essayer le stylo.

Woo.

La vitamine C a fonctionné.

(signal correct)

Vous ne pouvez pas m'attraper maintenant, monnaie gouvernementale.

Maintenant, voici comment fonctionne la réaction classique à l'horloge à l'iode, et je n'ai jamais fait cette expérience auparavant, et cela semble vraiment cool, donc nous allons le faire.

Je n'ai pas inventé cette version de la réaction à l'horloge à l'iode, je suis la version de Nile Red, car je ne l'ai jamais fait auparavant et celle-ci semblait bonne.

Alors merci, Nigel.

Crédit là où crédit est dû.

Dans un bécher, nous avons de l'eau, de l'iode et de la vitamine C.

C'est incolore parce que cette vitamine C signifie que nous avons des ions iodure.

Dans l'autre bécher, nous avons de l'eau, du peroxyde d'hydrogène et notre vieil ami, l'amidon.

Si nous mélangeons les deux liquides incolores, ils restent initialement incolores, mais ensuite bam.

Je pense que ma concentration en iode est un peu trop faible.

(ton brillant bip)

(musique subtile et brillante)

Oh, l'autre, celui hors caméra vient de tourner.

Il y a de l'espoir, il y a de l'espoir, il y a de l'espoir.

(l'instructeur rit)

Bam, ils se transforment en un liquide sombre.

Cela est dû à plusieurs réactions qui se produisent ici.

Le peroxyde d'hydrogène transforme les ions iodure en I2 ou en iode, mais tant qu'il y a de la vitamine C, l'iode continue d'être réduit en iodure.

But eventually, the vitamin C runs out, the I2 forms up, comes together with some other I-minus ions to form those triiodide complexes we talked about before.

Those hang out with starch, and bam, color.

So freaking cool.

What was this video about again?

Right, counterfeit money.

Because none of this happens in real currency paper, because there’s no starch in it.

US currency paper is made by Crane & Co.

They were handpicked, no lie, by Paul Revere, to make the first US currency,

and they’ve just stuck ever since.

The paper also has red and blue colored filaments running through it, making it hard to duplicate, and Crane & Co won’t sell it to you.

But this stuff is some paper that I bought off of Amazon, so you can buy a paper that might already fool a tired, underpaid cashier just trying to finish their shift and check your bill.

Right, it’s definitely a different color from the printer paper.

So there’s printer paper and then Amazon paper.

There’s the real bill, and I don’t think it’s fooling anybody.

I bet they spray it with a little starch for this purpose.

And most real counterfeiters aren’t buying stuff like this.

They’re bleaching small denomination bills to get the right paper, and then printing larger denominations on it.

So these pens are one of the weakest methods of counterfeit detection for a number of reasons.

So was all of this for naught?

I mean, no, the chemistry was worth it.

You learned something, didn’t you?

I did.

I actually haven’t tried this pen on this paper yet.

Also, fun fact, this paper has red and blue filaments running through it.

Like, you can just buy with red and blue fibers in it.

What are they doing?