Niedawno zespół badawczy Shao Yuchuan z Shanghai Institute of Optical Precision Machinery, Chińskiej Akademii Nauk, zaproponował nowy schemat wykorzystania efektu fototermicznego nanocząstek złota do przygotowania optycznych PUF-ów, a powiązane wyniki badań podsumowano jako „Physical Unclonable Functions based on the Photothermal Effect of Gold Nanoparticles”. Wyniki badań opublikowano w ACS Applied Materials & Interfaces pod tytułem „Photothermal Effect of Gold Nanoparticles”.
Obecnie powszechne etykiety zabezpieczające można łatwo podrobić ze względu na ich stały proces produkcyjny. Fizyczne nieklonowalne funkcje (PUF) wykorzystują niekontrolowane odchylenie przygotowania materiałów w trakcie procesu przygotowania, co może generować unikalne i niepowtarzalne sygnały odpowiedzi jako kody antyfałszerskie. Tak jak nie ma dwóch identycznych liści na świecie, tak samo producent nie może wyprodukować dwóch identycznych PUF. Chociaż optyczne PUF przyciągnęły wiele uwagi ze względu na wysoką pojemność kodowania i wysoki kontrast odpowiedzi, nadal stoją przed wieloma wyzwaniami: sygnały odpowiedzi rozpraszających PUF są niestabilne, żywotność fluorescencyjnych PUF jest zagrożona przez wybielanie fluorescencyjne, a system uwierzytelniania Ramana PUF jest skomplikowany i wymaga drogiego sprzętu do dekodowania widmowego. Następna generacja optycznych PUF będzie wymagać immunoimmunoprecypitacji. Następna generacja optycznych PUF wymaga zdolności immunofluorescencji i wzbudzenia Ramana, co zasadniczo eliminuje wpływ własnych defektów materiału na bezpieczeństwo optycznych PUF.
Naukowcy proponują nowy schemat przygotowania optycznych PUF wykorzystujący efekt fototermiczny nanozłota. Schemat zaczyna się od optymalizacji gęstości powierzchni i intensywności odpowiedzi defektów podpowierzchniowych topionej krzemionki i wykorzystuje nanocząstki złota z oczywistym efektem fototermicznym, aby zastąpić defekty podpowierzchniowe i wygenerować sygnały odpowiedzi o wystarczająco wysokim kontraście odpowiedzi. Optymalną gęstość powierzchniową nanocząstek złota uzyskano poprzez optymalizację procesu przygotowania w celu zmaksymalizowania zdolności kodowania PUF. Przygotowany optyczny PUF nie tylko spełnia wymagania wydajnościowe PUF, takie jak unikalność, niezawodność i jednorodność bitów, ale jego tajny klucz kodowania przechodzi również test liczb losowych NIST w celu zweryfikowania jego losowości. Niniejsza praca stanowi silne wsparcie dla realizacji zastosowania efektu fototermicznego w optycznym PUF.
Rys. 1 Schematyczna zasada optycznego PUF oparta na właściwościach fototermicznych nanozłota
