物理不可克隆函数（PUFs）被认为是硬件安全的关键组件。这些系统通过利用制造过程中固有的随机变化来生成独特的加密密钥，有效地为每个设备分配一个数字指纹。PUFs因其防克隆的特性、成本效益和抵抗物理攻击的能力而受到重视，广泛应用于防伪、安全认证、强大的身份验证和动态密钥生成。在各种类型的PUFs中，光学PUFs和基于存储的PUFs尤其重要。

  光学PUFs依赖于光与材料微观结构的相互作用，产生几乎无法复制的复杂模式。这些系统利用散射、折射、偏振或荧光等特性，在高安全性应用中使用多种材料，包括聚合物分散液晶、纳米结构材料和自组装纳米材料。相反，基于存储的PUFs利用诸如忆阻器之类的设备中由制造引起的变化。由于其固有的随机行为和高熵性，基于忆阻器的PUFs引人注目，这种性质源于周期性阻抗的变化。它们的可重配置性能允许在单一设备中创建多个挑战-响应对（CRPs），增强安全性并在数据受损时能够重新生成数据库。

  尽管在光学和基于存储的PUFs方面都取得了研究进展，但在单一设备中结合这两种功能仍然是一个未充分探索的领域。整合两者可以通过增加额外的保护层来增强安全性，并通过增加可能的CRPs范围来提高可扩展性。开发能够合并这些功能的材料对于推进安全认证技术和创造高效的安全解决方案至关重要。

图5展示了可重配置CSM-PUF的密钥生成过程。设备首先被初始化为低电阻状态（LRS），然后系统地重置为高电阻状态（HRS），从而启用挑战-响应对（CRPs）的生成。在CPL条件下放大的导电率变异增强了熵和随机性。这一过程在重新配置和比特校正后达到了近乎最优的互汉明距离（49.8%）和改善的内部汉明距离（5.1%）。在温度和环境变化条件下进行了可靠性测试，展示了经过自组装单层（SAM）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）钝化处理后的稳定性。二进制信号被转换为条形码和二维码，展示了该设备生成安全、防篡改的加密密钥以进行实时认证的能力。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c11753

通讯作者简介

Cheolmin Park 教授，韩国科学院/工程院两院院士，延世大学（QS 56）杰出教授， H-index 66。目前担任Director of BK21 Education and Research Division for Futuristic Human-centric Materials, Director of Center for Artificial Synesthesia Materials Discovery，以及Board of Directors in Materials Research Society (MRS)。他于1992年和1995年在首尔国立大学获得学士和硕士学位， 2001年在麻省理工学院获得博士学位，2001-2022年，在哈佛大学担任博士后研究员。2002年9月起，在延世大学成立Nanopolymer课题组，研究方向涉及光电材料和器件，钙钛矿以及低维纳米材料，能量收集等并探索其在柔性传感，发电和交互显示器件的广泛应用。迄今已在Nature materials, Nature communications, Science advance, Energy & Environmental Science, Advanced materials等期刊发表270多篇SCI论文。

课题组网站：https://yonseinpl.wixsite.com/nanopolymer