近期，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術與工程部邵宇川研究員研究團隊，提出一種利用納米金光熱效應制備光學PUF的新方案，相關研究成果以“Physical Unclonable Functions based on Photothermal Effect of Gold Nanoparticles”為題發(fā)表于ACS Applied Materials & Interfaces。

目前，常見的防偽標簽由于其固定的生產流程，很容易被仿制。物理不可克隆函數(shù)(Physical Unclonable Functions,PUFs)利用材料在制備過程不可控的制備偏差，可生成獨特且不可復制的響應信號作為防偽編碼。正如世界上不存在兩個完全相同的樹葉，即便是制造商也無法制造兩種一模一樣的PUF。盡管光學PUF由于其高編碼容量、高響應對比度受到研究人員的廣泛關注，但是其仍面臨著許多挑戰(zhàn)：散射PUF響應信號不穩(wěn)定；熒光PUF的使用壽命受到熒光漂白的威脅；拉曼PUF認證系統(tǒng)復雜，需要昂貴的光譜解碼設備。下一代光學PUF需要免疫熒光、拉曼激發(fā)的能力，從而在根本上消除材料本身缺陷對光學PUF安全性能的影響。

研究人員提出一種利用納米金光熱效應制備光學PUF的新方案。該方案以優(yōu)化熔石英亞表面缺陷的面密度和響應強度為起點，利用光熱效應明顯的金納米顆粒替代亞表面缺陷，生成響應對比度足夠高的響應信號。通過優(yōu)化制備工藝實現(xiàn)了金納米顆粒最佳面密度，最大限度地提升了PUF的編碼能力。制備出的光學PUF不僅滿足了唯一性、可靠性、位均勻性等PUF性能要求，其編碼秘鑰還通過了NIST隨機數(shù)測試，驗證了其隨機性。該工作為光熱效應在光學PUF上實現(xiàn)應用提供了有力支撐。

圖 1基于納米金光熱特性的光學PUF原理示意圖