近日，武汉纺织大学生物工程与健康学院/测试中心沈爱国教授团队在Chemical Engineering Journal发表了题为“Mass-Produced Multiscale Unclonable Plasmonic Security Labels by a Robotic Wet-Chemical System”的研究论文。沈爱国团队博士研究生余东和武汉大学硕士研究生刘总为该论文共同第一作者。
假冒是一个日益严重的全球性问题。它普遍存在于从日常消费品到药品和高科技产品的制造中。近几十年来，各种防伪策略，包括水印、全息图、条形码和二维码已经发展起来，以防止假冒。然而，这些防伪标签大多是通过可重复的确定性过程制造的，使得容易受到拥有相关专业知识第三方的攻击。因此，迫切需要开发牢不可破的防伪标签，以打击日益猖獗的全球假冒行为。一种可行的方法是发展具有物理不可克隆功能（PUF）的防伪标签，这种防伪标签通过非确定性过程制造，高复杂度且不可预测。
等离子体PUF防伪标签被证明是一种有效的防伪策略，但他们的高可调性和多编码功能仍有待探索以获得更高的安全性。针对上述问题，该论文开发出了一种高安全性的等离子体PUF防伪标签，该标签由等离子体金纳米结构的微区阵列构成。通过紫外光化学反应形成了随机的微区轮廓，金纳米粒子通过静电吸附在微区内，并通过外延生长获得了随机分布的金纳米结构。三个随机过程，包括掩膜辅助的紫外光化学反应，静电自组装，原位外延生长，确保了标签的多尺度随机特征。并发明了一种机器人湿化学系统来程序化调节外延生长条件以实现无人工干预的制备和批量生产，生长条件的改变还会带来纳米结构形貌的变化。随后，三种具有独立随机特征的安全视图被采集，包括亮场、拉曼成像和暗场视图。通过对随机特征的分析，建立了具有鲁棒性的图像认证系统，并根据安全视图计算出单微区内（50×50 μm2）编码容量为1.8×104966。并且随着纳米结构形貌的增加，编码容量也会随之增加。该工作得到国家自然科学基金的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146063
