การใช้คุณสมบัติที่แท้จริงของจุดควอนตัมเพื่อเพิ่มความปลอดภัยเมื่อมีการระบุอุปกรณ์ที่ไม่ซ้ำกัน

รูปที่ 1c-f แสดงภาพ PL และฮิสโทแกรมค่าพิกเซลที่นำมาจากตัวอย่าง QD ที่ส่องสว่างด้วยความเข้มที่เพิ่มขึ้น โดยแสดงความแปรปรวนในการตอบสนอง สามารถมองเห็นยอดเขาที่แตกต่างกันสองจุด อัตราส่วนและความกว้างไม่คงที่เนื่องจากความรุนแรงของเหตุการณ์แตกต่างกันไป การตอบสนองที่ไม่สม่ำเสมอในกลุ่มตัวอย่างนี้เป็นรูปแบบลักษณะเฉพาะที่สามารถใช้เพื่อยืนยันความถูกต้องของเครื่องหมายได้ ตำแหน่งและอัตราส่วนของยอดเขาร่วมกับแรงเคลื่อนจากอุบัติเหตุที่เปลี่ยนแปลงได้เป็นอีกชั้นหนึ่งของความปลอดภัย

การวัด PL จากบริเวณต่างๆ สามประเภทในตัวอย่างแสดงไว้ในรูปที่ 2a: บริเวณ “พื้นหลัง” ซึ่งจุดถูกสะสมที่ความหนาแน่นต่ำบนพื้นผิวเปล่า (ฉลากที่ขึ้นต้นด้วย “Si”) และบริเวณที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า โดยที่จุดต่างๆ จะอยู่บนฟิล์ม Al (ป้ายกำกับที่ขึ้นต้นด้วยตัวอักษร “Al”) และบริเวณที่มีกลุ่ม CQD ที่ใหญ่กว่าบนซับสเตรต Al (ป้ายกำกับที่ขึ้นต้นด้วยตัวอักษร “C”) ความเข้มของการปล่อยก๊าซที่เพิ่มขึ้นแบบไม่เชิงเส้นสามารถสังเกตได้ด้วยแรงกระตุ้นเชิงเส้นที่เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับความแตกต่างในความเข้มของการเปลี่ยน ในที่นี้ ความเข้มของการกระตุ้นถูกกำหนดให้เป็นแรงที่ความเข้มของการปล่อยก๊าซที่วัดโดย CCD คือ 2 × ระดับพื้นหลัง ซึ่งเป็นตัวอย่างที่วัดโดยไม่มีความเข้มของการกระตุ้น รูปภาพที่แสดงอัตราส่วนของความเข้มของการปล่อยก๊าซและความสามารถในการกระตุ้นแบบต่อเนื่องจะแสดงในรูปที่ 2b–d สิ่งเหล่านี้แสดงการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของความเข้มระหว่างการวัดความเข้มของเหตุการณ์ที่เพิ่มขึ้นที่อยู่ติดกัน พื้นที่ที่สว่างกว่าในแผนที่เหล่านี้บ่งชี้ว่ามีการเพิ่มขึ้นที่เกี่ยวข้องกันมากขึ้น เป็นที่ชัดเจนว่าภูมิภาคต่างๆ มีการตอบสนองต่อความรุนแรงที่เพิ่มขึ้นของอุบัติเหตุต่างกันไป ภาพในรูปที่ 2b ถูกสร้างขึ้นโดยการแบ่งแผนที่ PL ที่จับได้ที่กำลังไฟ 0.40 μW เหนือภาพที่ถ่ายที่ 0.15 μW สามารถเห็นกระจุกขนาดใหญ่บนพื้นผิว Al ก่อน โดยพื้นที่ที่มีความลาดชันส่วนใหญ่จำกัด บริเวณเหล่านี้เลื่อนเร็วกว่าบริเวณอื่นๆ ในตัวอย่าง ดังนั้นการไล่ระดับสีจึงคงที่ตลอดบริเวณอื่นๆ ทั้งหมดบนพื้นผิว รูปที่ 2c เป็นผลมาจากการแยก PL ที่จับภาพไว้ด้วยกำลังกระตุ้น 3.6 μW บนภาพที่ถ่ายที่ 1.4 μW ซึ่งเห็นได้ชัดเจนว่าการไล่ระดับสีที่ชันที่สุดยังคงมาจากกระจุก ในขณะที่พื้นที่พื้นหลัง Si ยังคงสม่ำเสมอมาก นอกจากนี้เรายังสามารถเห็นระดับพื้นหลังที่เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวอะลูมิเนียม รูปที่ 2d แสดงภาพที่สร้างขึ้นโดยใช้อัตราส่วนของ PL ที่จับได้ที่แรงกระตุ้น 115 µW และ 90 µW โดยที่ความเข้มที่เพิ่มขึ้นจะสม่ำเสมอในทุกพื้นที่ของตัวอย่างเมื่อการวัดเริ่มอิ่มตัว มาตราส่วน Z ในรูปที่ 2b–d แสดงช่วงของค่าสำหรับภาพที่แบ่งส่วนเหล่านี้ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความแปรผันที่กว้างกว่ามากในช่วงการส่งข้อมูลหลังการทำงานของกลุ่ม ก่อนที่ QD จะอิ่มตัว

รูปที่ 2
รูปที่ 2

การตอบสนองเชิงแสงแบบไม่เชิงเส้นของฟิล์มจุดคอลลอยด์ (เอ) พล็อตล็อกล็อกแสดงความเข้มของการปล่อยก๊าซจากชุดของจุดที่เลือกเพื่อแสดงภูมิภาค 3 ประเภทที่แตกต่างกันในตัวอย่าง: QD บนซับสเตรต Si (การกำหนด Si1-3), QD บนเลเยอร์ Al (Al1-3) และ QD กระจุกบนพื้นผิว (C1) -3). (บี) – (ดร.) ดูภาพที่สร้างขึ้นโดยใช้อัตราส่วนของแผนที่ความเข้มการปล่อยมลพิษที่บันทึกไว้กับความเข้มของการกระตุ้นที่อยู่ติดกัน พวกเขาอยู่ที่นี่ (บี(0.4/0.15 ไมโครวัตต์, ()( 3.6 / 1.4 μW f (ดร) 115/90 ไมโครวัตต์ แถบมาตราส่วนแสดงถึง 50 µm มาตราส่วน Z แสดงถึงความแตกต่างสัมพัทธ์ของความแปรปรวนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งบนพื้นผิวตัวอย่าง

เพื่อแสดงให้เห็นว่าบริเวณที่มีคลัสเตอร์ของ QD มีพฤติกรรมแตกต่างกันอย่างไรโดยมีความแรงกระตุ้นที่สัมพันธ์กับภูมิภาคอื่นๆ รูปที่ 3a แสดงความเข้มของเหตุการณ์โดยแต่ละพิกเซลมีเปอร์เซ็นต์การเพิ่มขึ้นสูงสุด เราเห็นบริเวณที่ถูกกระตุ้นด้วยพลังกระตุ้นที่ต่ำกว่าเป็นกลุ่มที่ใหญ่ที่สุด และตัวอย่างที่เหลือมีการเพิ่มขึ้นมากที่สุดด้วยกำลังที่คล้ายกัน โดยไม่ขึ้นกับสารตั้งต้น รูปที่ 3b แสดงความเข้ม “กำลังวิ่ง” ของตัวอย่าง โดยที่ความเข้มของการปล่อยก๊าซจะมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับสัญญาณรบกวนจากเซ็นเซอร์ คัลเลอริมิเตอร์แสดงความแรงของแท่งที่ความเข้มของการปล่อยก๊าซออกจากตัวอย่างมากกว่าระดับพื้นหลัง ตามที่กำหนดโดยการวัดตัวอย่างที่ไม่มีแรงกระตุ้น มันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากระจุกที่ใหญ่ที่สุดทำงานที่ความเข้มต่ำสุด และบริเวณที่มีความหนาแน่นของ QD ต่ำกว่าต้องการความเข้มของเหตุการณ์ที่สูงขึ้นสำหรับการเริ่มต้นการปล่อย รูปแบบเหล่านี้เกิดขึ้นจากทั้งวัสดุพิมพ์และการกระจายแบบสุ่มของตัวเลขคุณภาพในระหว่างกระบวนการผลิต บริเวณสีน้ำเงินขนาดใหญ่ที่มีพื้นผิว Al แสดงว่า QDs ที่นี่ทำหน้าที่ด้วยแรงสัมผัสที่ต่ำกว่าบริเวณที่ไม่มี Al มาก

รูปที่ 3
รูปที่ 3

การปล่อยมลพิษจากพื้นที่ต่างๆ ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความรุนแรงของเหตุการณ์อย่างไร (เอ) ความแตกต่างของความเข้มของการกระตุ้นซึ่งมีการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซสัมพัทธ์ที่ใหญ่ที่สุด (บี) ความเข้ม “เปิด” นั่นคือความแรงของการกระตุ้นที่ความเข้มของการปล่อยก๊าซเกินระดับพื้นหลัง ระดับสีแสดงถึงกำลังตกกระทบ (μW)

3a เราสังเกตว่ากลุ่มตัวอย่างส่วนใหญ่มีการเพิ่มขึ้นสัมพัทธ์ที่ใหญ่ที่สุดระหว่าง 14.5 ถึง 36.4 μW (พื้นที่สีเขียวอ่อน) ซึ่งครอบคลุมทั้งตัวอย่าง ทั้งบน Si/SiO2 สารตั้งต้นและการเคลือบอัล อย่างไรก็ตาม เมื่อเราค้นหาความเข้มของการวิ่งแทน จะมีคำจำกัดความที่ชัดเจนรอบๆ ขอบ Al ในรูปที่ 3b ซึ่งแสดงให้เห็นว่า Al เปลี่ยนแปลงความเข้มของการวิ่งของจุดควอนตัมอย่างมีนัยสำคัญ แต่ไม่เปลี่ยนการไล่ระดับสูงสุดของอัตราการปล่อยก๊าซ ทั้งนี้เนื่องจากฟิล์ม Al ทำหน้าที่เป็นกระจกเงาและเพิ่มแสงตกกระทบที่ดูดซับโดย QD ซึ่งสะท้อนแสงใดๆ ที่ไม่ดูดซับไปในทิศทางที่ได้เปรียบ ดังนั้นจุด ‘สวิตช์’ ของการกระจายตัวแบบสม่ำเสมอของ QD จึงเกิดขึ้นเร็วกว่านี้ แต่ Al ทำ ไม่มีผลมากนักต่อการไล่ระดับความเข้มของการปล่อยก๊าซที่เพิ่มขึ้น ซึ่งสัมพันธ์กับความเข้มของ QDs บนพื้นผิว นี่เป็นปัจจัยที่ไม่คาดคิดในระหว่างการผลิต

ตรวจสอบแท็กสมาร์ทโฟน

เพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการใช้การทดสอบแบบไม่เชิงเส้นเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของแท็กออปติคัลตาม QD ในโลกแห่งความเป็นจริง ได้มีการเสนอขั้นตอนการผลิตและการวัดอย่างง่าย โดยที่พื้นที่ว่างตรงกลางของโค้ด QR ถูกปกคลุมด้วย CQD ที่ฝังอยู่ใน แล็คเกอร์ดังแสดงในรูปที่ 4a กระบวนการที่ใช้สร้างแท็กเหล่านี้มีรายละเอียดอยู่ในข้อมูลเสริม §1 การปล่อยมลพิษจากบริเวณตรงกลางของเครื่องหมายเหล่านี้สามารถรวบรวมได้โดยใช้โมดูลกล้องของสมาร์ทโฟน โดยปรับความเข้มของการกระตุ้นด้วยการควบคุมกำลังของแฟลชบนโทรศัพท์ พื้นที่ว่างของแท็กที่ไม่มี QD สามารถใช้เพื่อปรับเทียบความแรงของแฟลชและการตอบสนองของกล้องได้ เพื่อความง่ายในการตรวจวัดของสมาร์ทโฟนเหล่านี้ จะไม่มีการใช้ฟิลเตอร์ภายนอกหรือแหล่งกำเนิดแสง

รูปที่ 4
รูปที่ 4

การวัดการตอบสนองแบบไม่เชิงเส้นของแท็กแบบควอนตัมดอทโดยใช้กล้องของสมาร์ทโฟนและแฟลช (เอ) รูปภาพสมาร์ทโฟนของแท็กที่ประกอบด้วยรหัส QR (ขาวดำภายนอก) ล้อมรอบพื้นที่ว่างตรงกลางที่ปกคลุมด้วยจุดควอนตัมคอลลอยด์ (CQDs) ในพอลิเมอร์ (บี) และ ((). เลขชี้กำลังที่อยู่ตรงกลางของภูมิภาค QD นั้นต่ำกว่าภูมิภาคโดยรอบหนึ่งองศา (ดร) สำหรับชุดแท็ก ‘จริง’ (R1-5 โดยมี CQD อยู่ตรงกลาง) และแท็ก ‘จำลอง’ (F1-3 โดยไม่มี CQD) จะมีการพล็อตความแตกต่างของความเป็นเส้นตรง โดยมีหนวดบนสี่เหลี่ยมที่มีสองมาตรฐาน การเบี่ยงเบน

รูปที่ 4b แสดงตัวอย่างผลลัพธ์ที่ได้จากการใช้สมาร์ทโฟนเพื่ออ่านแท็กเหล่านี้ ด้วยการใช้การตอบสนองของแท็กที่ความเข้มของการส่องสว่างที่แตกต่างกัน เราสามารถวัดความเป็นเส้นตรงของการตอบสนองของจุดควอนตัมได้ เช่นเดียวกับตัวอย่างที่วัดด้วยกล้องจุลทรรศน์ เราสังเกตการแผ่รังสีที่ไม่เป็นเชิงเส้นด้วยการเพิ่มขึ้นของพลังงานกระตุ้นเชิงเส้น วิธีการสะสมจะสร้างการกระจายที่สม่ำเสมอมากกว่าการพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นจึงมีการพึ่งพาเชิงพื้นที่ที่อ่อนแอกว่า แต่ความไม่เป็นเชิงเส้นยังคงสามารถแยกแยะความแตกต่างได้โดยใช้สมาร์ทโฟน ในการประมาณค่าความไม่เชิงเส้นนี้ กำลังไฟฟ้าที่พอดีกับความเข้มของการปล่อยรังสีถูกดำเนินการตามฟังก์ชันของความแรงของแฟลช และจากนี้ ค่าเลขชี้กำลังถูกดึงออกมา สัมประสิทธิ์ไม่เชิงเส้นถูกดึงออกมาจากนิพจน์แบบฟอร์ม:

ที่เรากำหนด ในฐานะที่เป็นพารามิเตอร์ที่ไม่เชิงเส้น จะอธิบายการตอบสนองของ QDs ว่าเป็นหน้าที่ของความแข็งแกร่งของเหตุการณ์ เมื่อตัวอย่างสว่างด้วยแรงตกกระทบที่ทราบแล้ว xเราได้รับ จากการตอบสนองของตัวอย่างไปยังเครื่องตรวจจับ โดยที่ y คือ ความเข้มข้นของการตอบสนองของตัวอย่าง เราคาดหวังการตอบสนองเชิงเส้นสำหรับบริเวณใดๆ ของตัวอย่างที่ไม่มีจุดควอนตัม ดังนั้นค่าที่คาดหวังของ คือ 1 ซึ่งเราใช้วัดการตอบสนองอื่นๆ ทั้งหมดจาก QD รูปที่ 4c แสดงภาพสีเท็จซึ่งแสดงโมดูลัสที่แยกออกมาของบริเวณค่าเฉลี่ยทั่วทั้งเครื่องหมาย

สำหรับพื้นที่สีขาวของแท็กที่ไม่มี QD ในบริเวณรอบ ๆ QR Code เช่น คาดว่าจะมีการตอบสนองเชิงเส้นตรงที่สอดคล้องกับเลขชี้กำลัง 1 อย่างไรก็ตาม เป็นผลมาจากการปรับเทียบแฟลชและการตอบสนองของตัวตรวจจับบนสมาร์ทโฟน ตัวบ่งชี้พลังงานของการตอบสนองดูเหมือนจะเป็น การตอบสนองหลักคือ ultra-linear แม้ว่าจะไม่ทราบการปรับเทียบแฟลชและตัวตรวจจับ แต่ค่าสัมบูรณ์ของไฟแสดงสถานะการทำงานไม่สำคัญ เนื่องจากเรากำหนดความเป็นเส้นตรงสัมพัทธ์ของพิกเซลด้านหลังของโค้ด QR เนื่องจากคาดว่าการตอบสนองจากบริเวณพื้นหลังจะสอดคล้องอย่างสม่ำเสมอกับเลขชี้กำลัง 1 ความแตกต่างใดๆ ในการตอบสนองทางแสงจากบริเวณพื้นหลังสีขาวจะถือว่ามีสัญญาณรบกวน ดังนั้น พื้นที่พื้นหลังของเครื่องหมายจึงเป็นเส้นตรง ดังนั้นดัชนีกำลังเฉลี่ยทั่วทั้งบริเวณนี้จึงเท่ากับความสามัคคี พารามิเตอร์คงที่นี้ถูกใช้เมื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ไม่เชิงเส้นทั่วทั้งตัวอย่าง ในการทำเช่นนั้น เราปฏิเสธปัญหาใดๆ ที่ความเข้มแสงแฟลชหรือการตอบสนองของเครื่องตรวจจับไม่เป็นเชิงเส้น สิ่งนี้แสดงในรูปที่ 4b โดยที่สัมประสิทธิ์ความเป็นเส้นตรงของพื้นที่พื้นหลังของเครื่องหมายเฉลี่ยที่ 1 และขอบเขตของจุดควอนตัมที่อยู่ตรงกลางของเครื่องหมายมีการตอบสนองย่อยเชิงเส้น

เพื่อแสดงให้เห็นว่าแท็กที่สร้างและวัดด้วยวิธีนี้สามารถแยกความแตกต่างจาก “ของปลอม” ได้ นั่นคือแท็กที่ทำขึ้นโดยไม่ใช้ CQD การวัดจากชุดแท็กดั้งเดิม (ผลิตโดยใช้ CQD) จะถูกเปรียบเทียบกับแท็กปลอม รูปที่ 4b แสดงความเป็นเส้นตรงของการปล่อยเฉลี่ยของเครื่องหมายหลอก เพื่อตรวจสอบความแตกต่างของตัวอย่างเหล่านี้ เปอร์เซ็นต์ความแตกต่างในเลขชี้กำลังพอดีเฉลี่ยระหว่างบริเวณที่มุมของรหัส QR (ซึ่งไม่เคยมี CQD) และจุดศูนย์กลางของเครื่องหมาย (โดยที่เครื่องหมายเดิมเท่านั้นที่มีจุด CQD) ถูกคำนวณ ผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 4d เป็นแผนภาพกล่องที่แสดงค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของการวัด 25 รายการสำหรับมาร์กเกอร์จริงและเท็จ แท็กหลอกไม่มีจุดควอนตัมการแผ่รังสีใดๆ ดังนั้นการวัดเชิงเส้นของการปล่อยรังสีแต่ละรายการจึงถูกครอบงำด้วยการสะท้อนแสงของแท็กและการตอบสนองของแฟลชและตัวตรวจจับ แท็กจริงที่มีการเปิดตัว QD สร้างการตอบสนองที่มีความสม่ำเสมอมากขึ้นในความเป็นเส้นตรง โดยแท็กปลอมมีการกระจายที่กว้างกว่ามาก ซึ่งถูกครอบงำโดยสัญญาณรบกวน เรากำหนดสิ่งนี้โดยคำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของเปอร์เซ็นต์ผลต่างเชิงเส้นเป็น 0.94 สำหรับสัญญาณจริง เทียบกับ 1.42 สำหรับสัญญาณปลอม ผลกระทบนี้มีสาเหตุหลักมาจากความแรงสัมพัทธ์ของเหตุการณ์ระหว่างกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลและแฟลชของสมาร์ทโฟน ซึ่งทำให้พื้นที่ของพื้นหลังสีขาวบนแท็ก QR มีความอิ่มตัว

#การใชคณสมบตทแทจรงของจดควอนตมเพอเพมความปลอดภยเมอมการระบอปกรณทไมซำกน

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *