一種基于飛秒激光誘導(dǎo)的物理不可克隆納米紋理

近日，西安電子科技大學(xué)杭州研究院先進視覺研究所石理平教授團隊近日提出了一種基于飛秒激光誘導(dǎo)的物理不可克隆納米紋理，并將其應(yīng)用于高安全等級身份證卡防偽。研究結(jié)合飛秒激光與人工智能的雙重技術(shù)優(yōu)勢，將進一步推動飛秒激光技術(shù)在身份安全領(lǐng)域的發(fā)展。

據(jù)介紹，傳統(tǒng)的防偽技術(shù)構(gòu)建起了復(fù)雜的“制證工藝長城”，意在打造工藝壁壘，提高仿造的技術(shù)難度和成本。然而，這一方法存在一個致命缺陷：證件本身沒有獨一無二的物理防偽標識，缺少“證卡載體”與“識別個人”之間的唯一性綁定防偽元素。一旦關(guān)鍵工藝被破解，證件即可輕松復(fù)制，帶來難以估量的風險。

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飛秒光場空間整形打印

針對防偽領(lǐng)域的這一問題，物理不可克隆(PUF，Physical Unclonable Function)技術(shù)出現(xiàn)，成為極具潛力的解決方案。這項技術(shù)能夠為每個證卡打造專屬的“生物指紋”，在物理層面上實現(xiàn)了真正的不可復(fù)制性。但是，目前大部分PUF標簽仍通過緩慢的化學(xué)合成實現(xiàn)，存在性質(zhì)不穩(wěn)定、制造效率低等問題，難以進行大規(guī)模批量生產(chǎn)。

為解決影響PUF實際應(yīng)用中的瓶頸問題，石理平教授研究團隊創(chuàng)新利用飛秒激光技術(shù)，在硅與金屬多層納米膜前驅(qū)體上激發(fā)表面等離子體波的干涉效應(yīng)，生成獨特的PUF納米紋理。該納米紋理在飛秒激光照射的0.1秒內(nèi)即可形成，無需依賴緩慢化學(xué)反應(yīng)過程，也不使用有毒有害原料，微觀防偽圖案得以高質(zhì)量、快速打印，顯著提升生產(chǎn)效率。

此外，飛秒激光“冷加工”的特性，使其能夠兼容常用的聚合物證卡材料。考慮到身份證卡的使用場景及用戶心理，PUF納米紋理的防偽圖案在宏觀上呈現(xiàn)可變結(jié)構(gòu)色，兼顧高安全等級防偽特性的同時，也提高了證卡防偽元素的美觀性。

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用于 PUF 的飛秒激光誘導(dǎo)硅納米織造物

相關(guān)研究還表明，這種PUF納米紋理在飛秒激光作用下，硅的晶態(tài)從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變到多晶態(tài)，并在紋理表面形成氧化層保護膜，極大地增強了其防復(fù)制性。這一獨特的飛秒激光誘導(dǎo)重結(jié)晶PUF納米紋理具備生物指紋般的獨特性，在光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和原子力顯微鏡等檢測設(shè)備下顯示出極高的防偽特性，克服了傳統(tǒng)浮雕結(jié)構(gòu)PUF可能被掃描光刻或納米壓印復(fù)制的技術(shù)難題。

為使這項防偽技術(shù)在實際應(yīng)用中更具便利性和普適性，研究團隊進一步將輕量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)MobileViT應(yīng)用到PUF納米紋理的識別認證，構(gòu)建了身份證卡從生產(chǎn)制造到終端認證的完整防偽體系。

相關(guān)鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202411449