作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 NEMS标签概念的概念演示
(a)在无线询问时激发一组具有不同频率(fi)、品质因数(Qi)和振动幅度(Ai)的机械共振模式
产生的光谱特征被转换成数字串
集成在玻璃衬底上的人造NEMS标签的形貌
制造的不确定性，包括薄膜厚度变化、光刻误差和随机晶体多形性，导致NEMS标签的光谱特征的不均匀变化，并导致每个标签特有的数字串的实现
学分:微系统与纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-020-00213-2 网络安全领域的研究人员旨在实现真正不可识别的身份和认证标签，以保护全球系统免受不断增加的假冒攻击
在《自然:微系统和纳米工程》杂志上发表的一份新报告中，苏珊·拉塞和美国佛罗里达大学的一组电子和计算机工程研究人员
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展示了基于制造过程固有的随机性来探索作为指纹的机电光谱特征的纳米级标签
纳米机电(NEMS)标签的超微型尺寸和透明成分对物理篡改和克隆努力提供了实质性的免疫力
通过为超低功耗无线电子设备开发可靠的电源，NEMS通常可以将环境中的机械和振动能量转化为电能
该团队还开发了自适应算法，以数字方式将光谱特征转换成二进制指纹
这些实验凸显了秘密(秘密)NEMS在确保一系列产品和消费品的识别和认证方面的潜力
开发打击假冒贸易的技术 假冒贸易的出现会对全球经济体系产生重大影响，同时升级为广泛的社会损害，并构成国际安全威胁，成为白领犯罪的来源
传统上，通过生成数字指纹或水印，使用物理标签来识别、认证和跟踪真品，从而打击假冒贸易
物理标签的有效性可以通过其对从食品到电子产品的各种商品的适用性、其对克隆的坚持性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，包括快速响应模式、通用产品代码和射频识别标签
然而，这种技术是有限的，因此会带来安全风险
因此，科学家最近开发了纳米级物理不可克隆功能或纳米物理不可克隆功能，以识别识别和认证标签的实质性限制
在这项研究中，拉赛等人
提出了一种完全不同的方法，使用纳米机电系统(NEMS)来实现隐形物理标签
该构建体保持了对篡改和克隆的高度免疫力，并在一系列产品中具有普遍适用性
制造秘密的NEMS标签
在玻璃衬底上实现秘密NEMS标签的制造工艺:(1)在玻璃衬底和10纳米氧化铪的ALD上沉积和构图牺牲二氧化硅层，(2)溅射和构图50纳米氧化铟锡(底部电极)和100纳米氧化钪
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7N，(Sc0的图案化
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7N层以接近底部氧化铟锡电极，(4)顶部氧化铟锡电极和线圈的沉积和图案化，(5)在换能器叠层中蚀刻沟槽以限定NEMS标签几何形状，以及(6)通过蚀刻牺牲二氧化硅来释放NEMS标签
一个1厘米×1厘米的玻璃基板，集成了超大规模的NEMS标签阵列，具有光学透明性
插图显示了放大的光学图像，突出了一系列布局相同的NEMS标签
学分:微系统与纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-020-00213-2 纳米机电系统(NEMS)标签 NEMS标签显示了由一大组高品质因数共振峰组成的机电光谱特征
总的来说，品质因数描述了振荡器或谐振器的特性以及谐振器存储能量的性质，其中较高的品质因数表示振荡分散缓慢，导致相对于谐振器存储能量的较低能量损失率
这些物理特性加上其超微型尺寸和透明成分确保了NEMS标签对物理篡改和克隆努力的免疫力
这种高性价比的标签可用于背景噪音和干扰较大的杂乱环境
为了创造NEMS标签，拉塞等人
将压电薄膜夹在两个金属层之间，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现标签以评估其透明度
这些成分提供了大的机电耦合系数，允许以极小的磁功率激发机械共振模式
该团队最终设计了NEMS标签的图案，并使用扫描电子显微镜观察产品，以突出其光学透明度
秘密NEMS标签的扫描电子显微镜图像
(a)在玻璃衬底上的同一批次中实现的具有相同布局的NEMS标签阵列；(b)带有集成线圈天线的单个NEMS标签，能够通过磁耦合无线询问频谱特征
学分:微系统与纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-020-00213-2 行动原则与数字翻译 在开发NEMS标签的过程中，科学家们深入研究了机电光谱信号的特性，以便于识别
该团队设计了NEMS标签的横向几何形状，以在感兴趣的小频率范围(80-90兆赫)内创建一组大的高品质机械共振模式
基于对应于共振模式的峰值的变化特性
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视觉上完全相同的NEMS标签，其独特的数字指纹只反映在他们的光谱特征上，因此几乎不可能进行逆向工程
标签成分的随机和内在不确定性是可取的，因为它提供了两种不同的安全好处；首先，它允许团队为每个批量制造的设备创建唯一的标识符或指纹
其次，基于材料的内在随机性有利于在制造过程中保护信息，从而防止假冒产品
翻译程序包含无线询问和数字翻译组件，其中团队实施了一系列精心设计的步骤来生成指定给每个NEMS标签的唯一二进制字符串
随机结构变化下NEMS标签谱特征的模拟
(a)NEMS标签的大跨度模拟光谱特征，其厚度、横向尺寸和晶体轮廓随机变化，以及光谱响应中每个共振峰的短跨度特征，突出了纳米制造不确定性的影响
(二)NEMS标签横截面的扫描电镜图像，突出了立方锥在Sc0期间随机形成的事实
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7N增长
学分:微系统与纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-020-00213-2 NEMS标签的特征 为了测量光谱特征标签，Rassay等人
在80至90兆赫的频率范围内使用近场无线询问
为了实现这一点，他们放置了一个智能字符识别(ICR)磁性近场微探针，线圈半径为50米，通过磁耦合进行无线询问
研究小组将微型探针放置在距离标签不到2毫米的垂直位置，连接到网络分析仪上，测量整个频谱的反射响应
研究小组随后比较了他们从阵列中随机选取的四个NEMS标签的光谱特征
例如，分配给光谱签名指纹的31位字符串突出了秘密NEMS技术的熵
作为概念的证明，该团队使用设备间汉明距离(一种比较两个二进制数据串的度量)来测量对应于光谱特征的二进制串的唯一性，从而量化了十个具有相同设计的NEMS标签在不同温度范围下的熵
左图:用于为NEMS标签指定唯一二进制标签的数字翻译程序示意图:将标签的测量光谱特征与从COMSOL模拟中提取的参考特征进行比较
参考信号被分成区间，区间的边界由相邻峰的频率平均值来定义
在每个间隔中，识别具有最高幅度的测量峰值，并且从参考峰值中减去其频率
得到的十进制值被转换成二进制子串
转换指南用于将最左边的位分配给减法符号，附加零以确保子串的长度一致，而不管每个间隔中测量值和参考值的相对频率偏移，并且当间隔中不存在测量峰值时，分配全零
最后，子串被级联以创建NEMS标签的指定二进制标签
右图:NEMS标签的无线光谱询问
(a)用于提取NEMS标签光谱特征的近场无线询问装置
插图显示了由全息显微镜测量的光谱特征中对应于共振模式的各种机械振动模式
在同一批中制造的具有相同设计的三个NEMS标签的测量光谱特征
插图显示了为每个标签提取的31位二进制字符串
学分:微系统与纳米工程，doi: 10
1038/s 14378-020-00213-2 防伪隐身技术展望 通过这种方式，苏山·拉塞和他的同事展示了一种新的物理标签技术，可以识别和验证秘密纳米机电(NEMS)标签的机电光谱特征
超微型装置为信息存储提供了一种光学透明和视觉上不可检测的间接方法
他们设计了NEMS标签的光谱特征，使其具有大量高品质的机械共振峰
由于材料特性的内在变化和制造工艺的外在变化，研究小组获得了NEMS标签的独特指纹
科学家们还开发了一种翻译算法，为每个标签的光谱特征指定一个二进制字符串
由此产生的NEMS标签的大熵和鲁棒性突出了该技术识别和认证产品的潜力
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