西安電子科技大學石理平教授團隊實現防僞技術新突破 飛秒激光塑造證卡專屬“指紋”

近日，西安電子科技大學杭州研究院先進視覺研究所石理平教授團隊與上海冠衆光學科技有限公司合作，提出了一種基於飛秒激光誘導的物理不可克隆納米紋理，並將其應用於高安全等級身份證卡防僞。研究成果以《Femtosecond laser-induced recrystallized nanotexturing for identity document security with physical unclonable functions》爲題，在國際頂尖期刊《Advanced Science》(五年IF=16.3)上發表，論文第一作者爲博士後鈕盼盼，通訊作者爲石理平教授。

本研究結合飛秒激光與人工智能的雙重技術優勢，爲下一代國家級身份證卡安全提供有力防僞屏障，並進一步推動飛秒激光技術在身份安全領域的發展。該研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目和青年項目的資助。

當前，僞造身份證、護照等高價值身份識別證件成爲個人信息安全乃至國家安全面臨的嚴峻挑戰。爲應對這一風險，傳統的防僞技術構建起了複雜的“制證工藝長城”，意在打造工藝壁壘，提高仿造的技術難度和成本。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僞標識，缺少“證卡載體”與“識別個人”之間的唯一性綁定防僞元素。一旦關鍵工藝被破解，證件即可輕鬆複製，帶來難以估量的風險。

針對防僞領域的這一問題，物理不可克隆（PUF，Physical Unclonable Function）技術出現，成爲極具潛力的解決方案。這項技術能夠爲每個證卡打造專屬的“生物指紋”，在物理層面上實現了真正的不可複製性。但是，目前大部分PUF標籤仍通過緩慢的化學合成實現，存在性質不穩定、製造效率低等問題，難以進行大規模批量生產。

爲解決影響PUF實際應用中的瓶頸問題，石理平教授研究團隊創新利用飛秒激光技術，在硅與金屬多層納米膜前驅體上激發表面等離子體波的干涉效應，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秒內即可形成，無需依賴緩慢化學反應過程，也不使用有毒有害原料，微觀防僞圖案得以高質量、快速打印，顯著提升生產效率。

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納米紋理的防僞圖案在宏觀上呈現可變結構色，兼顧高安全等級防僞特性的同時，也提高了證卡防僞元素的美觀性。

相關研究還表明，這種PUF納米紋理在飛秒激光作用下，硅的晶態從非晶態轉變到多晶態，並在紋理表面形成氧化層保護膜，極大地增強了其防複製性。這一獨特的飛秒激光誘導重結晶PUF納米紋理具備生物指紋般的獨特性，在光學顯微鏡、掃描電鏡和原子力顯微鏡等檢測設備下顯示出極高的防僞特性，克服了傳統浮雕結構PUF可能被掃描光刻或納米壓印複製的技術難題。

爲使這項防僞技術在實際應用中更具便利性和普適性，研究團隊進一步將輕量化神經網絡MobileViT應用到PUF納米紋理的識別認證，構建了身份證卡從生產製造到終端認證的完整防僞體系。（通訊員：鍾婷）