随着现代社会对信息安全和防伪技术要求的日益提升，寻找一种既能保证高安全性又兼具便捷验证的新型认证手段成为科研和工业领域的重要目标。等离子体超表面技术，通过纳米尺度的金属结构操控光学特性，已经成为光子学、传感以及防伪领域的热点研究方向。尤其是运用不可复制的随机散射特性，实现安全认证的智能化发展，更以其不可仿制、难以破解的优势，为身份识别和防伪技术提供了全新思路。基于这一背景，科学家们提出了利用等离子体超表面打造含有“类指纹”级别唯一性的物理不可复制函数（PUF）的技术，既满足远场视觉上的颜色均匀性，又实现近场光学散射的随机性，达成安全认证的理想平衡。传统结构色的制造通常在维持均匀视觉色彩的同时难以兼顾光学随机性，而随机散射虽然提供了独特的认证信息，却往往牺牲了颜色的稳定性和均匀美观。因而，核心挑战在于如何将有序与无序巧妙融合，让设备既能呈现稳定而悦目的颜色，又能在纳米尺度展现不可复制的随机光学指纹。
这种所谓的“准有序”结构灵感来源于自然界中色彩艳丽却带有微观随机差异的羽毛、果皮和海藻等生物组织。它们依靠微纳结构精密的配置，实现远距离观察时色彩的均匀、明亮，以及近距离时细节的随机性，形成鲜明且独特的光学特征。科研团队针对该原理，设计了由金纳米颗粒自组装形成的等离子体超表面，在金属镜面和介电薄膜之间形成可调节间隙，通过改变介电间隙厚度实现可控的颜色输出。纳米颗粒既有单体，也有由多个颗粒组成的聚集体，它们在纳米尺度上的随机分布导致近场光学散射出现不可预测且独一无二的模式。此随机散射成为物理不可复制函数的核心载体，为设备提供了高度安全的“光学指纹”。更令人惊艳的是，这种设计完美地解耦了颜色控制与随机散射的机制。
通过调节介电层厚度，远场反射光颜色可横跨整个可见光谱，维持色彩的均匀性和稳定性；而附近纳米颗粒排列的随机性确保了识别散射信号的独特性和不可仿制性。与传统完全有序或完全无序的纳米结构不同，这种准有序设计有效结合了两者优势，避免了色彩表现与随机特征的互相影响。在制备过程中，采用电荷驱动的自组装技术，将精确合成的、约50纳米的金纳米颗粒迅速且均匀地组装到预先图案化的金属镜面上的介电层上，实现高效、低成本的制造流程。自组装过程遵循朗缪尔吸附动力学，允许对纳米颗粒表面覆盖率进行精准调控，进而控制聚集体与单体的比例，从而稳定生成高速、灵敏的光学PUF输出。光学测试表明，这类超表面在不同环境条件下表现出卓越的稳定性，无论是温度变化、湿度波动还是长时间放置，都未显著影响其光学散射特性及认证准确率。这一优势极大提升了其实际应用的可靠性，满足了日常使用的苛刻需求。
通过图像处理和二值化方法，将高分辨率的散射图像转化为数字化密钥，科研人员构建出了高度随机且位均匀的PUF码。测试中，PUF码表现出极高的唯一性和抗伪造性，不同设备输出的PUF码在汉明距离上表现出明显差异，防止克隆设备通过重复尝试伪造密钥。理论和实践证明，其密钥容量足以应对全球人口数量级的独立认证需求，极大扩展了应用潜力。更重要的是，认证过程简便快速，借助带有暗场显微镜功能的设备即可读取PUF编码，部分产品甚至可以结合智能手机外接设备实现术本级别的现场检测，极大提升用户体验和便捷性。基于以上优异性能，该等离子体超表面技术被成功集成至各类安全标签、身份证件、二维码中，实现色彩隐蔽效果下的隐形认证功能。用户无需察觉特定安全元素的存在，仅凭特定设备即可验证身份真伪，逻辑层面的安全认证体系因此得以加强，同时防止复制品通过表面外观欺骗检测。
胶片保护层等封装手段的引入，进一步增强了超表面对机械刮擦、老化的耐受能力，促进其在服装、药品、奢侈品和高端电子产品等实际场景中的广泛推广。此外，该技术支持双色或多色模式的制备，结合Fabry-Perot谐振器调控，实现丰富的视觉色彩表达，为产品标识、艺术设计和智能包装带来更多创意灵感。未来，随机散射的光学PUF设计仍有扩展空间，可结合机器学习优化识别算法以应对复杂环境或提高认证效率。超表面的尺寸及纳米颗粒设计亦可以进一步调优，以适配更多应用需求，如穿戴设备、移动支付和智能物流等领域。整合碎片化纳米结构的不可复制特质与高度透明的色彩呈现，该技术为高安全级别的防伪和身份认证树立了新标杆。当前相关研究已申请专利保护，显示其产业化前景值得期待。
随着便携式读取设备的普及，普通消费者同样将受益于无需专门仪器即可完成安全认证的便捷体验。总的来看，基于不可复制随机散射的等离子体超表面技术堪称现代光学防伪的一场革命性创新。它不仅融合了纳米光学、材料科学和信息安全学科优势，更贯彻了“美观即安全”的理念，满足了当代多样化的安全认证需求。随着技术成熟和规模化生产的推进，预期将在身份识别、商品防伪、数据保护等多个关键领域掀起广泛应用浪潮，构筑更可信赖的数字时代安全防线。
