这篇论文的研究内容主要集中在一种新型的防伪标签的开发与验证上，该研究由德国卡尔斯鲁厄理工学院的V. Kumar及其团队完成，并发表在《Advanced Materials Technologies》期刊上。研究的核心是利用微透镜阵列和微磷光体掺杂聚合物层，设计出一种不可克隆的防伪标签，并通过智能手机进行身份验证。
随着假冒伪劣商品的泛滥，市场对有效的防伪技术的需求日益增加。根据经济合作与发展组织（OECD）和欧洲联盟知识产权局（EUIPO）的报告，2013年全球假冒商品的总成本约为1万亿美元，预计到2022-2023年将增长到超过3万亿美元，占全球贸易的3%以上。假冒产品不仅造成经济损失，还可能对人类健康产生负面影响。例如，在COVID-19大流行期间，全球查获了近6000万个假冒呼吸器。因此，开发一种简单、便携且高效的防伪标签成为了研究的重点。该研究旨在通过智能手机这一普遍存在的设备，提供一种便捷的防伪解决方案。
研究团队首先介绍了标签的概念及其激发/检测几何结构。标签的设计包括一个微透镜阵列，该阵列由玻璃制成，并与掺有微磷光体的聚二甲基硅氧烷（PDMS）层层压在一起。通过这种“玻璃-聚合物”结构，研究人员能够实现初步的光学验证。在制造过程中，研究者使用了Nanoscribe设备进行两光子光刻技术，在光敏树脂中写入微透镜阵列的正模，然后通过PDMS复制出负模，最终在玻璃基底上形成微透镜阵列。微透镜的设计参数包括550微米的焦距和200微米的曲率半径，这些参数的选择旨在优化光的发射和捕获。
为了实现标签的身份验证，研究团队开发了一种算法，将捕获的亮点模式转换为二进制字符串。每个微透镜对应一个二进制位，亮点的存在与否通过“1”和“0”来表示。通过这种方式，研究者能够快速比较参考图像和测试图像之间的相似性，从而判断标签的真实性。在实验中，研究人员使用智能手机拍摄标签的图像，并通过调整激发LED与相机之间的距离，评估不同智能手机在拍摄参考图像和测试图像时的表现。结果表明，标签在不同的拍摄条件下仍能保持较高的识别率。
研究结果显示，所设计的防伪标签在多次试验中表现出良好的可重复性和独特性。通过对同一标签在不同位置拍摄的图像进行比较，研究者发现即使在相对位置变化的情况下，标签的亮点模式也会发生变化，从而有效防止了伪造。此外，研究还探讨了智能手机在拍摄过程中的位置变化对身份验证的影响。实验结果表明，只要智能手机与标签之间的距离保持在1厘米以内，标签的身份验证就能成功。这一发现为实际应用提供了便利，用户只需简单的硬件支持即可实现防伪验证。
该研究的成功为防伪技术的发展提供了新的思路。未来，研究团队计划进一步优化标签设计，探索去除光学滤光片的可能性，可能采用散射而非荧光的方式进行身份验证。此外，研究者还希望开发出能够实时确定手机与标签相对位置的算法，以提高身份验证的灵活性和准确性。总的来说，这项研究不仅展示了利用智能手机进行防伪验证的可行性，还为未来的防伪技术提供了新的方向。随着技术的不断进步和应用场景的拓展，这种新型防伪标签有望在多个领域得到广泛应用，帮助打击假冒伪劣商品，保护消费者的权益。
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https://doi.org/10.1002/admt.202201311