專利名稱：一種納米管密碼元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米管元器件領(lǐng)域，特別涉及納米管密碼元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
密碼的記錄和存儲(chǔ)一直以來(lái)都是一個(gè)研究的熱點(diǎn)。當(dāng)碼字位數(shù)固定的情況下，其容量也確定下來(lái)，因此當(dāng)容量飽和時(shí)，就需要擴(kuò)充碼字，從需要對(duì)整個(gè)密碼系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和改進(jìn)，而且只要密碼被讀取，就很難保證在讀取過(guò)程中密碼不被復(fù)制，從而現(xiàn)有的密碼記錄存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性就成為一個(gè)無(wú)法解決的問(wèn)題。因此，需要提供一種具有高安全性和高容量的密碼元件。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題之一，本發(fā)明提供了一種納米管密碼元件，包括至少單面透光的襯底；在所述襯底中適當(dāng)位置設(shè)置的具有不同帶隙的多個(gè)納米管，以使光源可通過(guò)所述單面透光的襯底照射到所述多個(gè)納米管。其中所述襯底的材料為玻璃、塑料之一或其組合。所述多個(gè)納米管為碳納米管，所述碳納米管可以是單壁碳納米管、多壁碳納米管或其組合。所述碳納米管的直徑為O.5_10nmo特別地，所述襯底為包括下層襯底和上層襯底的雙層襯底，所述上層襯底為透光材料。所述襯底包含用于粘結(jié)所述納米管的黏膠。所述黏膠為硅膠。其中所述下層襯底的材料為硅、玻璃、塑料之一；以及所述上層襯底的材料為石英、玻璃、藍(lán)寶石、塑料之一或
其組合。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種納米管密碼元件的制造方法，包括如下步驟提供下層襯底；將具有不同帶隙的多個(gè)納米管散布在所述下層襯底上；在所述下層襯底上密封上層襯底，所述上層襯底為透光材料。其中所述下層襯底的材料為硅、玻璃、塑料之一或其組
口 ο所述制造方法還包括在所述下層襯底上涂覆黏膠的步驟。其中所述黏膠為硅膠。所述碳納米管可以是單壁碳納米管、多壁碳納米管或其組合。所述上層襯底的材料為石英、玻璃、藍(lán)寶石之一或其組合。此外，本發(fā)明還同時(shí)提供了另一種納米管密碼元件的制造方法，包括如下步驟提供襯底；將具有不同帶隙的多個(gè)納米管散布在所述襯底上；將所述襯底加溫至材料轉(zhuǎn)變溫度，以使所述納米管嵌入所述襯底中；冷卻所述襯底。其中，所述襯底的材料為玻璃、塑料之一或其組合。所述納米管為碳納米管，所述碳納米管可以是單壁碳納米管、多壁碳納米管或其組合。所述材料轉(zhuǎn)變溫度為80°C到1600°C之間。本發(fā)明的密碼元件及其制造方法利用了不同納米管對(duì)相同的激光光源(相同波長(zhǎng))激發(fā)后發(fā)出不同波長(zhǎng)的光，以及相同納米管對(duì)不同的激發(fā)光源(不同波長(zhǎng))發(fā)出不同強(qiáng)度的光(盡管發(fā)射的光波長(zhǎng)可能相等)的特性，使得密碼的生成、存儲(chǔ)和讀取具有極高的高安全性和極大的容量。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為碳納米管的激發(fā)光源波長(zhǎng)與發(fā)射光源的波長(zhǎng)之間的關(guān)系圖；圖2為碳納米管的激發(fā)光源能量與發(fā)射光源的能量之間的關(guān)系圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的納米管密碼元件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的納米管密碼元件結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的納米管密碼元件的工作原理示意圖；圖6-8為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的納米管密碼元件制造方法的中間過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。納米管特別是碳納米管的很多特性已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，然而隨著這一領(lǐng)域研究的不斷深入，其更多的特性也被開(kāi)發(fā)出來(lái)。例如納米管能夠吸收與發(fā)散光波的特性。本發(fā)明就利用了碳納米管較寬的帶隙分布以及不可復(fù)制性。在室溫條件下，碳納米管能夠吸收較窄頻譜的光波，并能穩(wěn)定地散發(fā)還原光波。因此碳納米管材料具有傳輸、儲(chǔ)存和恢復(fù)光波信號(hào)的新性能。利用強(qiáng)力聚焦的激光照射碳納米管，碳納米管能夠吸收光波，并以新的頻譜發(fā)散光波，這些新頻譜攜帶著反映碳納米管材料物理特性的信號(hào)。進(jìn)一步的研究表明，碳納米管材料可以還原發(fā)散與原來(lái)所照射的頻譜完全相同的光波。根據(jù)申請(qǐng)人進(jìn)一步的研究表明，參見(jiàn)Luo, ZT(Luo, Siengtang)、Pfefferle, LD(Pfefferle, Lisa D. )、Haller, GL (Haller, Gary L. )、Papadimitrakopoulos, F (Papadimitrakopoulos, Fotios)等人 2006 年 12 月 6 日第 128 期 JOURNAL OFTHE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 第 48 頁(yè) 15511-15516，DO1:10. 1021/ja0657096 名為(n, m)abundance evaluation of single-walled carbon nanotubes byfluorescence andabsorption spectroscopy,如圖1、2所示，當(dāng)用不同的激發(fā)光源(不同波長(zhǎng))照射碳納米管時(shí)，碳納米管將會(huì)發(fā)出不同強(qiáng)度的光(盡管發(fā)射的光波長(zhǎng)可能相等)。而不同碳納米管被相同的激光光源(相同波長(zhǎng))激發(fā)后發(fā)出不同波長(zhǎng)的光。因此利用碳納米管材料的這一新特性，可以通過(guò)納米管材料特別是碳納米管材料來(lái)傳輸、儲(chǔ)存和恢復(fù)以光信號(hào)傳送的密碼。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種納米管密碼元件，如圖3、4所示，它包括至少單面透光的襯底103 ;在所述襯底中適當(dāng)位置設(shè)置的具有不同帶隙的多個(gè)納米管102-1，102-2，…102-n，以使光源可通過(guò)所述單面透光的襯底照射到所述多個(gè)納米管。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，襯底103 ;例如，玻璃、塑料之一的透光材料形成的襯底。在所述襯底上設(shè)置的具有不同帶隙的多個(gè)納米管102-1，102-2，一102-1特別地，所述多個(gè)納米管為碳納米管，所述碳納米管可以是單壁碳納米管、多壁碳納米管或其組合，直徑為O. 5-10nm，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述碳納米管的特征峰的分布可以為8個(gè)以上特征峰的分布。通過(guò)通常的化學(xué)氣相沉積法所獲得的碳納米管即可以用于本發(fā)明。所述襯底及納米管被加溫到高于其化轉(zhuǎn)變溫度(transition temperature)后,例如80°C到1600°C之間，使納米管嵌入玻璃或塑料襯底中來(lái)形成。在另一實(shí)施例中，所述襯底為上下雙層復(fù)合襯底，包含上層襯底103及下層襯底101，所述下層襯底101為例如硅、玻璃、塑料之一或其組合。上層襯底103為透光材料，特別地，可以選擇從紅外光到紫外光均可透過(guò)的材料，例如石英、玻璃、藍(lán)寶石、硅之一或其組合。此外，密碼元件還包括用于粘結(jié)所述襯底和所述納米管的黏膠(未示出)，例如硅膠。如圖5所示，當(dāng)作為激發(fā)光源的激光束照射在本發(fā)明的納米管密碼元件上時(shí)，納米管將被激發(fā)并發(fā)射光波，光譜儀或探測(cè)儀接收密碼元件中納米管發(fā)射光的光譜。由于在一個(gè)給定的納米管密碼元件中的多個(gè)納米管組合具有唯一的帶隙分布，因此發(fā)射光的光譜就形成了唯一的密碼。納米管帶隙分布較寬的性質(zhì)決定了此種密碼元件的容量是相當(dāng)大的。本發(fā)明的納米管密碼元件的編碼和解碼均依靠特征峰的位置和強(qiáng)度。由于碳納米管的手性分布非常廣，因此所對(duì)應(yīng)的特征峰的位置也很多。不同的碳納米管的手性分布會(huì)有差異，所以不同碳納米管的特征峰的分布也會(huì)有差異，因此可作為編碼，而且其安全性也得以保證。具體來(lái)說(shuō)，由化學(xué)氣相沉積或高壓放電所得到的碳納米管粉末中，富含各種手性的碳納米管。這些不同手性的碳納米管混雜在一起，難以按照手性進(jìn)行物理上的有效分離和篩選。在制造本發(fā)明的密碼元件時(shí)，任取微量碳納米管粉末。例如微量粉末中含有10根單壁碳納米管，稱為A組，假設(shè)其手性分別為(3，5)—根，(4，5)兩根，(5，0)—根，(8，0) —根，(8,8) 一根，(5,5) 一根，(7,6)兩根,和(9,4) 一根。那么在一組激光光源的激發(fā)下，A組碳納米管將發(fā)射出一組由一系列峰位和強(qiáng)度的特征能譜。而在制造下一個(gè)密碼元件時(shí)，所取微量碳納米管粉末，稱為B組，無(wú)論其手性和數(shù)量都不會(huì)與A組相同。因此B組碳納米管將發(fā)射出不同于A組的特征光譜。由于每組碳納米管的手性和數(shù)量難以人為控制，并且每組碳納米管有近乎無(wú)限種可能組合。一旦制成了一個(gè)由A或B組碳納米管所組成的密碼元件，很難再人為地復(fù)制另一完全相同的密碼元件。因此，由碳納米管組成的密碼元件的安全性得以有效的保障。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種納米管密碼元件的制造方法，包括如下步驟提供一透光襯底，所述襯底的材料為玻璃、塑料之一。將具有不同帶隙的多個(gè)納米管散布在所述襯底上，所述納米管為碳納米管，所述碳納米管可以是單壁碳納米管、多壁碳納米管或其組合；將所述襯底加溫至高于材料轉(zhuǎn)變溫度(transition temperature),以使所述納米管嵌入所述襯底中；所述材料轉(zhuǎn)變溫度例如為80°C到1600°C之間；冷卻所述襯。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，如圖6所示，還提供了另一納米管密碼元件的制造方法，包括如下步驟，提供下層襯底，例如，硅、玻璃、塑料之一形成的襯底。在所述下層襯底上設(shè)置黏膠，例如硅膠。如圖7所示，將具有不同帶隙的多個(gè)納米管散布在所述下層襯底上，特別地，所述多個(gè)納米管為碳納米管，所述碳納米管可以是單壁碳納米管、多壁碳納米管或其組合，直徑為O. 5-10nm。通過(guò)通常的化學(xué)氣相沉積法所獲得的碳納米管即可以用于本發(fā)明。如圖8所示，在所述襯底上密封上層襯底，所述上層襯底為透光材料，特別地，可以選擇從紅外光到紫外光均可透過(guò)的材料，例如石英、玻璃、藍(lán)寶石之一。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種納米管密碼元件，包括 至少單面透光的襯底； 在所述襯底中適當(dāng)位置設(shè)置的具有不同帶隙的多個(gè)納米管，以使光源可通過(guò)所述單面透光的襯底照射到所述多個(gè)納米管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米管密碼元件，其中 所述襯底的材料為玻璃、塑料之一或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米管密碼元件，其中所述襯底為包括下層襯底和上層襯底的雙層襯底，所述上層襯底為透光材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米管密碼元件，所述襯底包含用于粘結(jié)所述納米管的黏膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米管密碼元件，其中所述下層襯底的材料為硅、玻璃、塑料之一；以及所述上層襯底的材料為石英、玻璃、藍(lán)寶石、塑料之一或其組合。
6.一種制作如權(quán)利要求1所述的納米管密碼元件的制造方法，包括如下步驟 提供下層襯底； 將具有不同帶隙的多個(gè)納米管散布在所述下層襯底上； 在所述下層襯底上密封上層襯底，所述上層襯底為透光材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米管密碼元件的制造方法，其中 所述下層襯底的材料為硅、玻璃、塑料之一或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米管密碼元件的制造方法，還包括在所述下層襯底上涂覆黏膠的步驟。
9.一種如權(quán)利要求1所述的納米管密碼元件的制造方法，包括如下步驟 提供一透光襯底； 將具有不同帶隙的多個(gè)納米管散布在所述襯底上； 將所述襯底加溫至高于材料轉(zhuǎn)變溫度，以使所述納米管嵌入所述襯底中； 冷卻所述襯底。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的納米管密碼元件的制造方法，其中所述襯底的材料為玻璃、塑料之一或其組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種納米管密碼元件，包括至少單面透光的襯底；在所述襯底中適當(dāng)位置設(shè)置的具有不同帶隙的多個(gè)納米管，以使光源可通過(guò)所述單面透光的襯底照射到所述多個(gè)納米管。本發(fā)明的密碼元件利用了不同納米管被相同的激光光源(相同波長(zhǎng))激發(fā)后發(fā)出不同波長(zhǎng)的光，以及相同的納米管對(duì)不同的激發(fā)光源(不同波長(zhǎng))發(fā)出不同強(qiáng)度的光(盡管發(fā)射的光波長(zhǎng)可能相等)的特性，使得密碼的生成、存儲(chǔ)和讀取具有極高的安全性和極大的容量。本發(fā)明還提出了納米管密碼元件的制造方法。
文檔編號(hào)G09C5/00GK103021263SQ20121045461
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者朱慧瓏, 于慶凱, 梁擎擎 申請(qǐng)人:朱慧瓏, 于慶凱