Um grupo da Universidade Sungkyunkwan, na Coreia do Sul, apresentou um dispositivo de segurança baseado em nanopartículas de ouro capaz de criar, verificar e redefinir identidades físicas impossíveis de clonar apenas com o uso de luz. Os resultados foram publicados na revista Advanced Materials.
A tecnologia emprega o conceito de função física inclonável (PUF, na sigla em inglês), que utiliza a aleatoriedade inerente de um material para gerar assinaturas únicas. Diferentemente de versões anteriores, o novo PUF realiza todas as etapas — fabricação, leitura e reconfiguração — exclusivamente por meio de lasers, dispensando processos térmicos que poderiam danificar componentes eletrônicos.
Como funciona a criação da etiqueta
O processo começa com nanopartículas de ouro de cerca de 100 nm suspensas em água sobre um substrato de vidro. Um laser infravermelho de 980 nm atua como pinça óptica, prendendo partículas individuais próximas à superfície. O movimento browniano faz com que as partículas se encontrem aleatoriamente; quando duas ou mais se aproximam, ocorre acoplamento plasmônico que gera calor localizado, fundindo-as em uma única partícula maior em questão de nanossegundos. O aglomerado resultante adere ao vidro por forças de van der Waals.
Por causa dessa fusão aleatória, cada padrão obtido é único. Além da posição espacial dos pontos, o número de partículas fundidas altera o comprimento de onda de espalhamento da luz, proporcionando uma complexidade “espácio-espectral” que reforça a singularidade da assinatura.
Geração e teste das chaves
Para viabilizar a produção, os cientistas desenvolveram um sistema de escrita a laser que desliza a pinça óptica sobre o substrato a 0,25 µm/s, criando um padrão de 18 µm em cerca de 72 s. A partir do espectro de espalhamento, cada etiqueta gera uma chave de 384 bits. O método transforma o sinal óptico em um vetor de 64 elementos, ordena os valores e converte a classificação em código binário, garantindo distribuição equilibrada de zeros e uns.
Entre 75 dispositivos avaliados, a entropia de Shannon permaneceu próxima ao máximo teórico, todas as chaves passaram na suíte de testes de aleatoriedade do NIST e as distâncias de Hamming entre diferentes PUFs se concentraram em torno de 0,5, demonstrando identidades distintas. Quatro algoritmos de aprendizado de máquina não conseguiram prever segmentos desconhecidos das chaves, apresentando desempenho equivalente ao de meros palpites. A probabilidade estimada de clonagem foi de 8,61 × 10-30.
Imagem: laser light into random patterns that ar
Reconfiguração por “empurrão” óptico
Quando necessário, a identidade pode ser resetada sem trocar hardware. Um segundo laser, verde, de 532 nm, digitaliza o padrão coberto por uma fina camada de polidimetilsiloxano (PDMS). O aquecimento localizado faz o fluido se expandir e empurra as nanopartículas, que assumem novas posições de forma irreversível e imprevisível. Após cada reconfiguração, novas chaves estatisticamente independentes são geradas, mantendo a mesma qualidade criptográfica.
Aplicações visadas
Embora a leitura exija microscopia óptica, equipamentos desse tipo já fazem parte da rotina em setores como semicondutores, aeroespacial, defesa e dispositivos médicos — segmentos onde a autenticidade de componentes é crítica e o custo de falhas, elevado.
Com informações de Nanowerk
