近日，鄭州大學物理學院在金剛石基柔性物理不可克隆函數(shù)方面取得重要進展，相關結果以題為“Flexible and Biocompatible Physical UnclonableFunction Anti-Counterfeiting Label”的論文發(fā)表在國際知名期刊《Advanced Functional Materials》上。鄭州大學物理學院碩士生胡宴偉和中國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）是指利用物質內在的物理構造來對其進行唯一性標識，輸入任意激勵都會輸出一個唯一且不可預測的響應的技術，近年來已經發(fā)展成為一種可靠的認證和防偽系統(tǒng)。在眾多類型的PUF中，光學PUF由于其制備簡單、方便、非接觸式的讀取、響應速度快等優(yōu)點，得到了人們廣泛的關注和研究。然而，大多數(shù)光學 PUF是剛性的，不具有良好的生物相容性和柔性，不能應用于表面復雜的產品，限制了其應用。金剛石長期以來作為超硬材料在磨具磨料磨削等領域得到了廣泛的應用。但是，除了硬度高之外，金剛石還具有半導體性質優(yōu)異、生物兼容性好、聲學傳輸速度高、光學透過范圍廣、傳熱性能好等優(yōu)異性質，在半導體光電器件、熱傳導、光學窗口等領域具有廣泛而重要的應用前景?；诖耍嵵荽髮W研究人員利用金剛石優(yōu)異的生物兼容性、較強的Raman信號、良好穩(wěn)定性好，以及可以大面積旋涂成膜等性質，通過將微納米金剛石嵌入到蠶絲蛋白膜中制備了柔性PUF防偽標簽，實現(xiàn)了在復雜環(huán)境中的防偽應用。蠶絲蛋白膜的柔韌性、金剛石良好的穩(wěn)定性及其隨機分布特性保證PUF防偽標簽的性能，實現(xiàn)了210000的最大編碼能力。細胞毒性分析結果也驗證了PUF防偽標簽具有良好的生物兼容性。制備的微納米金剛石基柔性PUF標簽為PUF防偽系統(tǒng)提供了更加豐富的使用場景，并為PUF標簽在生物防偽領域的應用提供了可能。
       文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202102108

圖1. a) 柔性PUF標簽的制作流程。b) 水浴退火后得到的柔性PUF標簽。c) PUF標簽的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)通過拉曼mapping讀出PUF標簽示意圖(左)，對應的二進制編碼數(shù)字化(中)。

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

圖3. a) 彎折的PUF標簽(左)和彎折試驗的光學照片(中)，右圖為粘貼有PUF標簽的聚乙烯材料光學照片。b) 細胞毒性測試結果。c) 在532 nm激光激勵下，將PUF標簽置于雞皮膚組織下的示意圖。d) 兩次測量同一PUF的拉曼圖像和對應的二進制碼陣列。e) PUF標簽唯一性和一致性計算結果。