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  光子晶體作為一種具有光子阻帶的光學材料已廣泛應用于響應性傳感器、光學器件、生物檢測等各種領域。基于結(jié)構(gòu)色可控、角度依賴性和不易褪色等特點，光子晶體在光學編碼和信息加密領域中具有廣泛的應用前景。然而，隨著現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展和防偽標簽制備技術的透明化，基于光子晶體制備的防偽標簽存在被克隆和偽造的可能性。

  為了解決這個問題，廣東工業(yè)大學易國斌教授團隊聯(lián)合中山大學陳旭東教授團隊創(chuàng)新性地將物理不可克隆函數(shù)（PUF）引入到光子晶體的“確定性”結(jié)構(gòu)中，通過結(jié)合不可克隆的光子晶體水凝膠（UPCHs）和人工智能（AI）識別，開發(fā)出一種高編碼容量的不可克隆防偽技術。

  在該工作中，通過丙烯酰胺和帶負電荷微球之間形成的靜電相互作用調(diào)節(jié)膠體晶體層，使重新自組裝的膠體晶體呈現(xiàn)出多彩“光斑”，最后通過光引發(fā)聚合得到不可克隆防偽標簽（圖1）。在自然光下，可通過高清攝像機獲得PUF防偽標簽的清晰圖像，并利用自主開發(fā)的五層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，深度學習圖像上的光斑形狀和顏色信息（圖2）。最后，可通過深度學習后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡，實現(xiàn)對PUF防偽標簽的快速身份驗證（單張小于200毫秒，平均準確率為83%）。

圖1. 不可克隆防偽標簽的制備。

圖2. 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的光學識別系統(tǒng)。

  基于光子晶體的PUF防偽標簽，可解決當前不可克隆材料在實際應用中出現(xiàn)的易褪色、耐用性差等問題。同時，其可用于便攜式的信息存儲/隱寫系統(tǒng)，表現(xiàn)出優(yōu)異的安全性和極具潛力的商業(yè)應用價值。本研究不僅突破了光子晶體的可預測編碼/解碼模式，而且為工業(yè)化制造簡單耐用的PUF器件開辟了新的途徑。

  相關研究成果日前以Unclonable Photonic Crystal Hydrogels with Controllable Encoding Capacity for Anticounterfeiting為題發(fā)表于《美國化學會應用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）。該文章第一作者為廣東工業(yè)大學吳建宇博士研究生和李嘉偉碩士，共同通訊作者為廣東工業(yè)大學林霄峰特聘副教授和易國斌教授。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c20905