近日，鄭州大學(xué)物理學(xué)院在金剛石基柔性物理不可克隆函數(shù)方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果以題為“Flexible and Biocompatible Physical UnclonableFunction Anti-Counterfeiting Label”的論文發(fā)表在國(guó)際知名期刊《Advanced Functional Materials》上。鄭州大學(xué)物理學(xué)院碩士生胡宴偉和中國(guó)工程物理研究院成都微太中心張?zhí)┢浇淌跒楣餐谝蛔髡撸锢韺W(xué)院劉凱凱副教授、董林教授和單崇新教授為通訊作者。
       物理不可克隆函數(shù)（PUF）是指利用物質(zhì)內(nèi)在的物理構(gòu)造來(lái)對(duì)其進(jìn)行唯一性標(biāo)識(shí)，輸入任意激勵(lì)都會(huì)輸出一個(gè)唯一且不可預(yù)測(cè)的響應(yīng)的技術(shù)，近年來(lái)已經(jīng)發(fā)展成為一種可靠的認(rèn)證和防偽系統(tǒng)。在眾多類型的PUF中，光學(xué)PUF由于其制備簡(jiǎn)單、方便、非接觸式的讀取、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，得到了人們廣泛的關(guān)注和研究。然而，大多數(shù)光學(xué) PUF是剛性的，不具有良好的生物相容性和柔性，不能應(yīng)用于表面復(fù)雜的產(chǎn)品，限制了其應(yīng)用。金剛石長(zhǎng)期以來(lái)作為超硬材料在磨具磨料磨削等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，除了硬度高之外，金剛石還具有半導(dǎo)體性質(zhì)優(yōu)異、生物兼容性好、聲學(xué)傳輸速度高、光學(xué)透過(guò)范圍廣、傳熱性能好等優(yōu)異性質(zhì)，在半導(dǎo)體光電器件、熱傳導(dǎo)、光學(xué)窗口等領(lǐng)域具有廣泛而重要的應(yīng)用前景。基于此，鄭州大學(xué)研究人員利用金剛石優(yōu)異的生物兼容性、較強(qiáng)的Raman信號(hào)、良好穩(wěn)定性好，以及可以大面積旋涂成膜等性質(zhì)，通過(guò)將微納米金剛石嵌入到蠶絲蛋白膜中制備了柔性PUF防偽標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜環(huán)境中的防偽應(yīng)用。蠶絲蛋白膜的柔韌性、金剛石良好的穩(wěn)定性及其隨機(jī)分布特性保證PUF防偽標(biāo)簽的性能，實(shí)現(xiàn)了210000的最大編碼能力。細(xì)胞毒性分析結(jié)果也驗(yàn)證了PUF防偽標(biāo)簽具有良好的生物兼容性。制備的微納米金剛石基柔性PUF標(biāo)簽為PUF防偽系統(tǒng)提供了更加豐富的使用場(chǎng)景，并為PUF標(biāo)簽在生物防偽領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可能。
       文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202102108

圖1. a) 柔性PUF標(biāo)簽的制作流程。b) 水浴退火后得到的柔性PUF標(biāo)簽。c) PUF標(biāo)簽的SEM圖像(左)，金剛石和蠶絲蛋白薄膜的拉曼光譜(中)，微金剛石的粒度分布(右)。d)通過(guò)拉曼mapping讀出PUF標(biāo)簽示意圖(左)，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼數(shù)字化(中)。

圖2. a) PUF標(biāo)簽“刺激-響應(yīng)-數(shù)字化”過(guò)程的示意圖。b) PUF標(biāo)簽的拉曼圖像，像素分別為5×5、50×50、100×100。c) 基于拉曼圖譜的二維二進(jìn)制編碼。d) (c)所示PUF的拉曼光譜。

圖3. a) 彎折的PUF標(biāo)簽(左)和彎折試驗(yàn)的光學(xué)照片(中)，右圖為粘貼有PUF標(biāo)簽的聚乙烯材料光學(xué)照片。b) 細(xì)胞毒性測(cè)試結(jié)果。c) 在532 nm激光激勵(lì)下，將PUF標(biāo)簽置于雞皮膚組織下的示意圖。d) 兩次測(cè)量同一PUF的拉曼圖像和對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼陣列。e) PUF標(biāo)簽唯一性和一致性計(jì)算結(jié)果。