纳米机电的用途

纳米机电的超小型尺寸和透明成分(NEMS)标签为物理篡改和克隆提供了很大的免疫力。通过为超低功率无线电子设备开发可靠的电源，NEMS通常可以将来自环境的机械能和振动能的形式转换为电能。该小组还开发了自适应算法，将光谱特征数字化转换为二进制指纹。实验强调了秘密(隐身)NEMS在众多产品和消费品中确保身份识别和认证的潜力。网络安全研究人员旨在实现真正不可克隆的标识和身份验证标签，以保护全球系统免受日益增加的假冒攻击。在现在发表在《自然：微系统与纳米工程》上的新报告中，Sushant Rassay和美国佛罗里达大学的电气与计算机工程研究人员小组展示了纳米级标签，以基于固有随机性来探索机电频谱特征作为指纹制造过程。

表征NEMS标签

为了测量光谱特征标签，Rassay等。在80到90 MHz的频率范围内使用了近场无线询问。为此，他们定位了智能字符识别(ICR)电磁近场微探针，线圈半径为50 µm，用于通过磁耦合进行无线询问。该团队将微探针放置在距标签垂直2毫米以下的距离处，并连接到网络分析仪，以测量整个频谱的反射响应。然后，研究小组比较了四个NEMS标签的光谱特征，它们是从阵列中随机挑选的。例如，分配给频谱特征指纹的31位字符串突出显示了秘密NEMS技术的熵。作为概念验证，团队使用设备间汉明距离对十个NEMS标签在相同温度下在不同温度范围内的熵进行了量化(用于比较两个二进制数据字符串的度量)以测量与频谱特征相对应的二进制字符串的性。

通过这种方式，Sushant Rassay及其同事展示了一种新的物理标签技术，用于识别和验证秘密纳米电子标签(NEMS)的电子标签的使用。超微型设备提供了一种光学透明且视觉上无法检测的间接信息存储方法。他们设计了NEMS标签的光谱特征，使其具有大量的高Q机械共振峰。由于材料特性的内在变化和制造过程的外在变化，该团队为NEMS标签获得了独特的指纹。科学家们还开发了一种翻译算法，可以为光谱特征指定一个二进制字符串每个标签。NEMS标签产生的较大的熵和鲁棒性凸显了该技术识别和认证产品的潜力。

开发技术打击假冒贸易

假冒贸易的出现会严重影响全球经济体系，同时升级为造成广泛的社会破坏，并把安全威胁作为白领犯罪的根源。传统上，通过产生数字指纹或水印，使用物理标签来识别，认证和跟踪真品，打击假冒贸易。物理标签的有效性可以通过其对从食品到电子产品等各种商品的适用性，持久性到克隆以及相关的生产成本来定义。研究人员开发了多种通用物理标签技术，包括快速响应(QR)模式，通用产品代码(UPC)和射频识别(RFID)标签。但是，这样的技术是有限的，因此带来安全风险。因此，科学家*近开发了纳米级的物理不可克隆的功能或纳米物理的不可克隆的功能(PUF)，以识别识别和认证标签的实质限制。在这项研究中，Rassay等。提出了一种使用纳米机电系统(NEMS)来实现隐形物理标签的根本不同的方法。该构建体在各种产品中具有通用性，可保持对篡改和克隆的实质性免疫力。

NEMS标签显示出由大量高质量因子(Q)共振峰组成的机电频谱特征。通常，Q因子描述了振荡器或谐振器的特性以及谐振器的存储能量的性质，其中较高的Q表示振荡缓慢散布，相对于谐振器的存储能量，其能量损耗率较低。谐振器。这些物理特性加上其超小型尺寸和透明成分，确保了NEMS标签不受物理篡改和克隆工作的影响。具有成本效益的标签可用于背景噪声和干扰较大的杂乱环境中。为了创建NEMS标签，Rassay等人。夹着压电薄膜在两个金属层之间添加标签，并通过选择透明材料形成组成层来增强标签，然后在玻璃基板上实施标签以评估其透明度。这些成分提供了较大的机电耦合系数，以允许以*小的磁功率激发机械共振模式。该团队*终对NEMS标签进行了构图，并使用扫描电子显微镜(SEM)观察了该产品，以突出其光学透明度。

动作原理与数字翻译

在开发NEMS标签的过程中，科学家们研究了机电频谱特征的特性，以方便识别。该团队设计了NEMS标签的横向几何形状，以在感兴趣的较小频率范围(80-90 MHz)上创建大量的高Q机械共振模式。Rassay等人基于共振模式相应峰的变化特性。为NEMS标签分配了一个二进制字符串。

材料分布的随机性使他们能够创建具有数字指纹的视觉相同的NEMS标签，这些数字指纹仅反映在其光谱特征中，因此几乎不可能进行反向工程。标签成分的随机性和内在不确定性是可取的，因为它提供了两个明显的安全益处：首先，它允许团队为每个批量制造的设备创建的标识符或指纹。其次，基于材料的固有随机性有利于在制造过程中保护信息，从而防止伪造产品。翻译程序包含无线询问和数字翻译组件，团队在其中实施了一系列精心设计的步骤 生成指定给每个NEMS标签的二进制字符串。

原创作者：上海信帆生物科技有限公司