宏观可定制且不可克隆的分级图案标签：用于多级加密与智能认证的简易封装技术

随着消费品增多，防伪技术需求紧迫。研究人员构建镧系金属 - 有机框架（Ln - MOFs）并封装制备分级图案物理不可克隆功能（PUF）标签。该标签性能优异、可定制，为信息存储与防伪提供新途径。

　　在当今社会，消费品数量呈指数级增长，这在产品的安全通信和认证方面带来了巨大挑战。从奢侈品到日用品，防伪技术的需求愈发迫切。传统的防伪措施，像全息图、水印、图形条形码和安全墨水等，大多基于公开技术，不仅依赖技术壁垒、稀有材料和设备，生产成本高昂，制作过程复杂，而且通过可重复的确定性过程生产的防伪标签还容易被克隆。

在此背景下，开发坚不可摧的防伪标签迫在眉睫。物理不可克隆功能（PUF）因其制造过程中的偏差产生的无序物理特性，可作为难以破解的安全密钥，极大地提升了认证过程的安全性。自 PUF 概念诞生以来，出现了一系列防伪技术，包括电气 PUF 和非电子 PUF 。电气 PUF 虽对物理克隆攻击有较强抵抗力，但存在编码容量低、生产成本高和测试时间长等问题。因此，非电子 PUF 尤其是光学 PUF 标签成为研究热点，不过现有光学 PUF 标签依赖精密仪器、制备过程复杂、认证过程僵化，且受限于二维系统。

镧系金属 - 有机框架（Ln - MOFs）具有灵活的配位模式、化学和结构可调性、长寿命以及多样的发光特性，在光学防伪领域潜力巨大。然而，现有的多种发光模式防伪方式仍不足以抵御广泛的伪造行为。将 PUF 概念融入光学标签生产，开发易于合成、识别度高、设计灵活、稳定性好且可定制的光学 PUF 标签具有重要的科学意义。

为解决上述问题，研究人员开展了相关研究。他们构建了具有各种三维超支化结构的镧系金属 - 有机框架，并将其封装在聚二甲基硅氧烷中，制备出分级图案物理不可克隆功能（PUF）标签（FHPLs）。该研究成果发表在《Applied Materials Today》上，为实现高密度、高安全性的信息存储提供了新视角，提升了整体保护水平和可靠性。

研究人员开展研究时用到的主要关键技术方法包括：通过简单的溶液化学法构建具有三维超支化结构的自组装 H₃BTC - Tb_xEu_y；利用 X 射线衍射（XRD）对 H₃BTC - Tb_xEu_y的晶体结构进行分析。

下面介绍具体的研究结果：

• 材料合成：研究人员将 0.5 mmol Tb (NO₃)₃·6H₂O 和 0.5 mmol H₃BTC 分别溶解在 10 mL N，N - 二甲基甲酰胺（DMF）中，缓慢搅拌混合后，转移至 100 mL 特氟龙内衬不锈钢高压釜中，在 140℃、自生压力下加热 36 h，制得 H₃BTC - Tb 的前驱体溶液。通过这种方法，成功构建了具有特定结构的 H₃BTC - Tb_xEu_y 。
• 结构和形态分析：利用 X 射线衍射（XRD）对 H₃BTC - Tb_xEu_y进行分析，结果显示其具有清晰的框架结构和长程有序性，XRD 图谱中出现尖锐且狭窄的峰。不同 Tb³⁺/Eu³⁺掺杂比的样品峰位与标准模拟 H₃BTC - Ln 图案（CCDC No. 290,771）匹配，证明合成的样品无杂质。

研究结论表明，该研究基于简便的合成策略，制备出独特、充分随机、抗噪声、分级、可定制、简单且可靠的认证 FHPLs。通过调节 H₃BTC - Tb_xEu_y中 Tb³⁺和 Eu³⁺的比例，可实现标签在 254 nm 激发下从红色到橙色、黄色再到绿色的宽色域变化，满足特定客户需求。同时，标签内部粒子单元形状、位置和占据面积不同，在不同景深下能捕获多样图像，克服了传统 PUF 标签一对一设计的局限，显著增强了复制难度，提升了物理不可克隆功能标签的安全性。

这项研究的重要意义在于，为防伪技术开辟了新方向。所制备的 FHPLs 在多级加密和智能认证方面具有巨大应用潜力，可广泛应用于产品防伪、信息安全等领域。其可定制性满足了不同用户的多样化需求，独特的结构设计极大地提高了防伪性能，有效应对了当前防伪领域面临的诸多挑战，推动了相关行业的发展。