鈔票與科技

前言

偽幣由來久遠。因為利潤豐厚之故，偽幣總是禁而不絕。漢書記載：王莽時期，雖有「私鑄錢死」之嚴令，然而「犯法者多，不可勝行」，無法杜絕。王莽不願殺太多人，只好「乃更輕其法：私鑄作泉布者，與妻子沒入為官奴婢」。

印刷術發明之後，人們開始印製紙幣。紙幣印製容易，而且面額可以很大，不若硬幣那般笨重且攜帶不易，因此大面額的貨幣都是紙幣。但是紙幣的優點也吸引了不法之徒，成為偽造的目標。宋朝發行量最大的紙幣是會子，原由民間發行。宋高宗紹興三十年，會子改由戶部發行。兩年後，因偽造猖獗，朝廷頒佈了「偽造會子法」，犯人處斬。今日所存之會子銅版，上面鐫有「敕偽造會子犯人處斬，賞錢壹阡貫……」等字樣。二十四年後，淳熙十三年，宋孝宗又下詔：「偽造會子凡經行用，並處死。」一再下詔，顯然是禁不勝禁，禁之不盡。

現今鈔票應用許多防偽技術，有些技術成本高昂，私人難以負擔。國家的人力財力等資源廣範，容易仿造。二次大戰時，納粹即曾驅使集中營裡的猶太人偽製英磅，幸而未及流傳即已戰敗，影響不大。近來有一種製作精美的偽製美鈔稱做「超級美鈔」，其製作技術甚至比真正美鈔來得精密高級。美國宣稱此乃北韓之傑作，但德國報紙卻說是美國自己的情報機構所為。去年印度指控巴基斯坦偽造其鈔票，並估計巴基斯坦所印製之偽鈔總值一兆七千億盧比。

最常見的偽鈔，乃個人或犯罪集團所為。二十世紀之偽鈔製作者，大都是先鐫刻一塊或數塊精美的印板，然後即可源源不斷地印製偽鈔。隨著科技之進步，影印機、數位製圖、照像等技術日趨精密，印製偽鈔也愈來愈容易。早期有人以印表機印製偽鈔，用於自動販賣機上而得逞。為了因應這種情勢，如今的販賣機都有辨識鈔票的裝置；新的影印機也能分辨鈔票，拒絕複印；連繪圖程式也有區分鈔票的功能。

如今單靠高超精美的印刷技術已經無法杜絕偽造。今日各國紙幣皆含有多種防偽技術，以阻遏不法之徒偽製。

新臺幣所使用的防偽技術

依據中華民國中央銀行網站所公布的資料，新臺幣壹仟圓券計有十二種十六處防偽的技術（見圖一與二）。這些技術可以分為三大類：光學、印刷技術及觸覺，今略述於下。

圖　一：千元鈔正面解析（圖中連結無法使用，請勿點擊）

圖　二：千元鈔背面解析（圖中連結無法使用，請勿點擊）

光學部份包含下列七種：

一、螢光纖維絲

以紫外光照射，鈔券正、背面會顯現紅、藍、綠三種顏色之纖維絲（見圖三）。

圖三

二、螢光圖案

以紫外光照射鈔劵正面，會出現綠色望遠鏡圖案；條狀光影變色膜旁出現一條黃色螢光1000字樣，鈔劵流水號轉成橘紅色（見圖三）。

三、連續調隱藏字

將鈔劵稍稍迎光仰起，可於圖紋中見到「1000」字樣。

正視

十五度仰角迎視

四、浮水印

向光透視，鈔劵背面右方可見菊花圖案及「1000」字樣。

五、變色油墨

由鈔券正面上方往下看時，左下角之「1000」字樣是古銅色。輕轉鈔券角度，油墨顏色會變為綠色。

金色

綠色

六、窗式光影變化安全線

鈔券中間偏右有一條安全線，轉動時會有絢麗的七彩光影，迎光透視時，可見面額數字。

七、光影變色薄膜

鈔券正面右邊有一條「光影變化箔膜」，轉動時有絢麗的七彩光影。

一、凹版印紋

大部分的印刷方式是凸版印刷，被印字體或圖案凸顯於印板之上。不論是與油墨接觸，或是與紙張接觸，都是凸出來的那部份。凹版印刷則相反，被印字體或圖案乃是凹陷板中，油墨塗在凹槽，印刷時需要使用高壓將紙張壓入凹槽內，才能霑到油墨。這種印刷的特點是紙張霑有油墨處凸起，以手觸摸可感覺墨紋凸出紙面。

二、微小字

或稱顯微印刷。仟圓券上的微小字僅0.25公釐高，用放大鏡可見「THE REPUBLIC OF CHINA」字樣。

三、正背面套印

迎光透視鈔券，正面與背面的梅花圖案可精確重疊組合。

中間圖示的紅色梅花是右圖中最裡面的紅梅花　　 　

四、上下左右銜接圖紋

將鈔券上下或左右捲摺成圓筒狀，圖紋可準確銜接。

上下密合

左右銜接

觸覺部份僅有一種

最後一項是盲人點，此乃專為盲胞與弱視者而設計。鈔券正面左方有凸起之印紋，可藉觸摸辨識。

秘密的防偽技術

各國央銀為了防止偽鈔流傳，皆會公佈鈔票上所含之防偽技術，以資大眾鑒別鈔票真偽。但通常只公開一般民眾日常用的防偽技術；日常用不到的、専門用在特殊儀器上的防偽技術，並不公開，因此這方面的資料頗難蒐集，只能於相關報告中偶爾見到片鱗半爪。下面是幾種常見的防偽技術，適用於驗鈔機或繪圖程式上：

一、隨波長變色油墨

印刷廠常碰到一種問題：有些海報在室內與室外觀看，或在日光燈與鎢絲燈泡下觀看，顏色不一樣。這是因為油墨在不同波長的光照射之下，所顯現的顏色不同之故。這原本是印刷廠所要克服的問題，但用在鈔票上，卻成為一種防偽技術。以美鈔為例，美鈔背面所使用之綠色油墨其實有兩種，顏色相同，肉眼無法分辨。但在紅外線照射之下，一種會顯色，一種則無色，有助驗鈔機分辨偽鈔。下圖為五十元美鈔背面在紅外線照射下，出現兩條白色帶。

二、磁性油墨

磁性油墨最常見於支票上。支票左下角有一連串的數字，包括銀行帳戶號碼及支票號碼等，這些是以磁性油墨印製。美鈔上也有磁性油墨。民國二十三年起，美鈔正面有一部份即以黑色磁性油墨印製。磁性油墨能以機器讀取，其優點是失誤率低。

三、歐元參星圖案（EURion Constellation）

這是用在影印機上的防偽技術。民國九十一年，德人Markus Kuhn 在測試彩色影印機時，影印機居然能辨識鈔票，拒絕複印。經過一番研究之後，他發現鈔票上有特殊小圓圈，其排列形式有如參星（Orion constellation），因而命名為EURion Constellation。除了歐元之外，美鈔及英磅等紙幣也應用這種防偽技術。下圖以藍線標出二十美元紙幣上之參星圖案。

圖源：Wikipedia
其他EURion圖片

四、偵測鈔券軟體

CBCDG是一個由二十七個國家的中央銀行聯合組成的機構，其目的在於阻止偽造鈔票。2004年，該組識發展出了辨識鈔票的軟體。繪圖程式如Photoshop及Paint Shop Pro等即含有該軟體。這些程式會拒絕開啟鈔票的圖檔。

未來的防偽技術

今年美國國家研究委員會發表了一篇報告，名為「通往下一代美國紙幣的途徑」。這份前瞻性的報告中提到多種未來可能的防偽新科技。這些科技需要再數年時間來研究發展，才能應用於鈔票之上。它們所涵蓋的領域很廣，今擇要敍述於下：

一、壓電材料及記憶形狀材料

1880年，Pierre Curie（居禮夫人之丈夫）及其哥哥Jacques Curie預測某些晶體受壓時，表面會帶電，並以實驗證實蔗糖、黃玉等晶體有這種現象。次年他們又證實若將該等晶體置於電場之下，晶體會變形。這是可逆現象，若除去電場，則晶體會恢復原狀。這種材料稱為壓電材料。
1958年，W. J. Buehler任職於美國海軍武器實驗室，他的任務是找出一種更好的金屬，以取代當時水下發射飛彈之頭錐所用的材料。有一次開會，他將一細長條的鎳鈦合金片反覆折成一疊，拿給與會人士觀看。合金在眾人手中傳來傳去，任意折疊。其中一人以打火機加熱合金片，意外發現折成一疊的合金片竟然迅速恢復原先之長條狀。研究結果，發現這是一種固態相變化。合金於高溫時製成，屬於austenite 相，低溫時則為martensite 相。加熱時，合金由低溫的martensite 相變回高溫的austenite 相，因而恢復原狀。這種材料稱為記憶形狀材料，可以記住其原來形狀。

若在鈔票加入壓電材料，則鈔票置於電場下時，表面會凸起；摻有記憶形狀材料之鈔票經摺疊之後，仍可恢復原狀。若使用隨溫度變化之記憶材料，則鈔票加溫時，可產生凸起之圖紋。這些變化皆可憑藉觸摸辨識。

二、基因工程改造棉花纖維

紙鈔內的棉花纖維含百分之九十左右的纖維素，及少量的蛋白質、蠟、果膠等物質。纖維本身呈中空管狀。基因工程可以改造棉花纖維之成份及特性。下面是兩種可能的用法。

1996年，John與Keller二人於棉樹中加入製造acetoacetyl-CoA reductase、polyhydroxyalkanoate synthase、及?-glucuronidase三種酵素之基因。結果發現此新種棉花纖維的中空管內填有聚三羥基丁脂，其分子量介於0.6x106與1.8x106之間。這種棉花的絕熱效果較傳統棉花為佳。應用類似技術，可以令棉花製造含鐵的蛋白質如血紅素等，則鈔票之電磁性會隨之改變。若在製鈔過程運用強力磁場，可使含鐵蛋白質都朝同一方向排列，這種特性有利驗鈔機辨識鈔票。

紫菌素 (bacteriorhodopsin) 是古菌種Halobacterium salinarium 所製造的蛋白質，它的功能類似葉綠素，能夠將光能轉換成化學能。其吸光功能來自於蛋白質中的視網醛 (retinal)。視網醛含有共軛雙鍵，吸光之後，雙鍵由原先之反式變成順式，顏色由紫變黃。此項變化能以激光來控制。若改造棉花之基因，令其製造紫菌素，則以此種棉花所製成之鈔票，以激光照射時變色。

這種基因改造的鈔票非常難仿製。即使傾一國之力，也要很長的時間才能做到。

三、鈔票加裝電路

這是一種綜合多種技術、複雜且難以仿造的防偽方法。有些國家的鈔劵乃是以塑膠製成，其優點是仿造不易、不易磨損、使用時間長。隨著科技發展，如今塑膠上也可以加裝電路。方法有兩種：一是將微小的單矽晶片(不大於100 x 100 微米)黏到塑膠之上，形成電路。這種技術已經應用在射頻識別(RFID) 、智慧卡等之上；一種是直接將電路印在塑膠之上。這種技術包括多晶矽晶片電路、微米碳管、奈米絲、有機或無機半導體等。這些技術除了電子紙之外，目前仍在研究之中。電子紙是一種類似紙張的柔軟塑膠膜，上面含有電路。經由特殊儀器，可以將文字影像印到電子紙上。其優點是只有印刷的過程才需要用電，一旦印好之後，即停留在電子紙之上，不會耗電。

這些電子零件所需之電源，有多種可能：可以在鈔票之某個角落印上有機光電池，轉光能為電能；也可利用前述的壓電材料，藉壓擠產生電能。如此一來，壓電材料身兼兩種功能：既是一種防偽技術，又可提供電能；甚至可用核能電池。核能電池的壽命取決於所使用的放射性物質，通常比一般的乾電池要長很多。2004年，Lal及Blanchard所設計的微型核能電池使用0.1微居里的鎳-63，可產三奈瓦的電能。若要降低成本，可考慮使用氚為原料。

有了電源及電路，再加上顯示器，即構成一完整的顯像設備。最理想的顯像設備，自然是有機發光二極體(OLED)。最近日本的新力公司發表了一項新產品，是一種薄如紙張、可以扭捲的柔軟彩色螢光幕。若將此等技術應用於鈔票上，則鈔票將有如「哈利波特」小說中的「活動相片」，影像可以動來動去。有朝一日，你若見到鈔票上的人像向你擠眉弄眼或舉手相招時，切勿大吃一驚。

四、化學感測器

化學感測器的種類很多，所應用之原理各異。從簡單的酸鹼計到複雜的酵素催化反應，以及1987年諾貝爾獎得主Cram，Pedersen，Lehn三人所研究的分子辨識，都可以作為化學感測器的原理。化學感測器可以將感測器與被測物之間的作用，轉換成電化學或光學訊號，經由儀器而讀出。目前的化學感測器正朝奈米級發展。Dodabalapur等人發現，由奈米級的有機薄膜電晶體所製成的化學感測器，其感應電流比微米級的要高五到十倍以上。換言之，更小的奈米級化學感測器比微米級更要靈敏。

人所呼出的氣體含3.6 %的二氧化碳；人的汗水中含300 – 3000 ppm的氯離子，290 – 2940 ppm的鈉離子，210 - 1260 ppm的鉀離子，及450 – 4520 ppm的乳酸等，這些都可以做為化學感測器的被測物。以手觸摸鈔票，或對鈔票呵口氣，可以令鈔票變色，或發光發聲。

結論

(所有新台幣圖案均連至中央銀行網頁)