稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒在手印顯現(xiàn)中的應(yīng)用研究

趙　赟王宇全王　猛

（1.廣東省公安廳刑事技術(shù)中心，廣東 廣州510050；2.中國(guó)刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系，遼寧 沈陽(yáng)110035；3.痕跡檢驗(yàn)鑒定技術(shù)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng)110035）

稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒在手印顯現(xiàn)中的應(yīng)用研究

趙赟1王宇全1王猛2，3

（1.廣東省公安廳刑事技術(shù)中心，廣東 廣州510050；2.中國(guó)刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系，遼寧 沈陽(yáng)110035；3.痕跡檢驗(yàn)鑒定技術(shù)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽(yáng)110035）

本研究采用溶劑熱法合成了能夠在紅外光激發(fā)下發(fā)射出綠色熒光的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒，并將其作為熒光標(biāo)記物實(shí)現(xiàn)了對(duì)一系列光滑客體表面潛在手印的增強(qiáng)顯現(xiàn)。結(jié)果表明，使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒顯現(xiàn)的手印具有顯現(xiàn)對(duì)比度高、背景顏色干擾小、背景熒光干擾低等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)本項(xiàng)研究可以預(yù)測(cè)，該稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒在實(shí)際案件現(xiàn)場(chǎng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

上轉(zhuǎn)換納米材料手印手印顯現(xiàn)

1　前言

在刑事案件現(xiàn)場(chǎng)，犯罪分子所遺留的手印通常是潛在手印。由于潛在手印的視覺(jué)對(duì)比反差較小，不利于后續(xù)的手印分析與鑒定，因此對(duì)潛在手印的顯現(xiàn)就顯得至關(guān)重要。在手印顯現(xiàn)技術(shù)中，粉末顯現(xiàn)法具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、省時(shí)高效等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為手印顯現(xiàn)的經(jīng)典方法之一。［1］常用于手印顯現(xiàn)的粉末有金屬粉末、磁性粉末及熒光粉末。雖然上述粉末對(duì)于常規(guī)情況下的手印顯現(xiàn)非常奏效，但是使用傳統(tǒng)的顯現(xiàn)粉末仍然面臨著一些棘手的問(wèn)題，比如顯現(xiàn)對(duì)比度低、背景顏色干擾大、自體熒光干擾高等。［2-9］

目前，將上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒應(yīng)用于手印顯現(xiàn)的相關(guān)研究已備受關(guān)注，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、光化學(xué)穩(wěn)定性好、發(fā)光強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是對(duì)傳統(tǒng)顯現(xiàn)粉末的良好補(bǔ)充。上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒能夠在長(zhǎng)波輻射（如紅外光）的激發(fā)下發(fā)射出短波輻射（如可見(jiàn)光），這樣既可以提高手印顯現(xiàn)靈敏度和對(duì)比度，又可以降低客體背景顏色干擾。采用能量較低的紅外光作為激發(fā)光源不能引起客體產(chǎn)生自體熒光，這樣可以有效避免客體自體熒光的干擾。另外，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒具有發(fā)射峰窄、斯托克斯位移大、穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)。因此，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒相對(duì)于傳統(tǒng)的手印顯現(xiàn)粉末具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

本研究首先采用溶劑熱法合成出高質(zhì)量的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒，然后將其應(yīng)用于光滑客體表面潛在手印的顯現(xiàn)中。研究結(jié)果表明，在紅外光的照射下，顯現(xiàn)的手印紋路清晰、細(xì)節(jié)特征明顯，并且沒(méi)有出現(xiàn)背景顏色以及客體自體熒光所帶來(lái)的干擾。

2　實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)材料

氧化釔、氧化鐿、氧化鉺、氟化鈉、硬脂酸、油酸、氫氧化鈉、濃硝酸、無(wú)水乙醇，以上化學(xué)試劑購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

2.2稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒的合成

本研究中使用的手印顯現(xiàn)納米材料來(lái)自中國(guó)刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系的最新研發(fā)成果。稱取一定質(zhì)量氧化釔、氧化鐿和氧化鉺于燒杯中，向其中加入適量濃硝酸，加熱并攪拌使氧化物粉末溶解形成硝酸鹽，繼續(xù)加熱，揮發(fā)掉過(guò)量硝酸得到稀土硝酸鹽粉末。將稀土硝酸鹽粉末和一定質(zhì)量硬脂酸用適量乙醇溶解，并將混合物在78oC下回流。在磁力攪拌下向混合物中緩慢滴加含有一定質(zhì)量氫氧化鈉的乙醇溶液。滴加完畢，繼續(xù)恒溫回流40min，得到白色懸濁液。將懸濁液減壓抽濾，洗滌數(shù)次，得到的沉淀在60oC干燥箱中烘干12h，得到稀土硬脂酸鹽前驅(qū)體。向燒杯中加入一定比例的水、乙醇和油酸，攪拌后形成均一溶液。然后向其中加入一定質(zhì)量稀土硬脂酸鹽前驅(qū)體和氟化鈉，混合物在超聲輔助下充分?jǐn)嚢?，形成均一的懸濁液。將此懸濁液轉(zhuǎn)移到水熱合成反應(yīng)釜中，在180oC下反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，待體系溫度降至室溫，打開(kāi)反應(yīng)釜外蓋，棄上層清液，向燒杯中加入氯仿-乙醇混合溶劑，離心分離產(chǎn)品得白色粉末。將該粉末用水-乙醇混合溶劑洗滌2次。將洗滌后的粉末放入60oC干燥箱向中烘干12h，得到稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒。

2.3上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒用于手印顯現(xiàn)

本研究中選取潛在手印的承受客體為光滑客體，包括三類：?jiǎn)我槐尘邦伾目腕w、復(fù)雜背景顏色的客體、具有強(qiáng)熒光性能的客體。將手洗干凈后自然晾干，先在額頭部位蘸取少量汗液，在不同客體表面按捺數(shù)枚新鮮汗?jié)撌钟。?。用鸛毛刷蘸取少量稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粉末，沿著客體表面手印部位輕輕掃動(dòng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)手印紋線后，彈掉毛刷上的粉末，然后順著紋線的流向刷顯至紋線清晰為止。將顯出的手印樣品置于紅外光下觀察，并用尼康D810型單反相機(jī)拍照。

3　結(jié)果與討論

3.1單一背景顏色客體表面潛在手印的顯現(xiàn)

首先考察使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒顯現(xiàn)單一背景顏色客體表面潛在手印的顯現(xiàn)效果，故選取透明玻璃、白色瓷磚、不銹鋼三種客體。如圖1所示（a～c依次為透明玻璃、白色瓷磚、不銹鋼），使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粉末顯現(xiàn)手印在紅外光照射下，手印紋線清晰、細(xì)節(jié)特征明顯，與客體背景之間的對(duì)比反差較大，具有較強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光。因此，使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粉末顯現(xiàn)的手印具有較高的顯現(xiàn)對(duì)比反差和靈敏度。

圖1

3.2復(fù)雜背景顏色客體表面潛在手印的顯現(xiàn)

然后首先考察使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒顯現(xiàn)復(fù)雜背景顏色客體表面潛在手印的顯現(xiàn)效果，故選取大理石、印刷紙、塑料片三種客體。如圖2所示（a～c依次為大理石、印刷紙、塑料片），使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粉末顯現(xiàn)手印在紅外光照射下，手印紋線清晰、細(xì)節(jié)特征明顯，與客體背景之間的對(duì)比反差較大，具有較強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，而并沒(méi)有復(fù)雜背景顏色的干擾。因此，使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粉末顯現(xiàn)的手印具有較高的顯現(xiàn)對(duì)比反差和靈敏度，沒(méi)有受到復(fù)雜客體背景顏色的干擾。

圖2

3.3具有熒光客體表面潛在手印的顯現(xiàn)

最后考察使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒顯現(xiàn)具有熒光性能客體表面潛在手印的顯現(xiàn)效果，故選取人民幣、便箋紙、熒光板三種客體。如圖3所示（a～c依次為人民幣、便箋紙、熒光板），使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粉末顯現(xiàn)手印在紅外光照射下，手印紋線清晰、細(xì)節(jié)特征明顯，與客體背景之間的對(duì)比反差較大，具有較強(qiáng)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光，而并沒(méi)有客體背景顏色及客體自體熒光的干擾。因此，使用稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粉末顯現(xiàn)的手印具有較高的顯現(xiàn)對(duì)比反差和靈敏度，沒(méi)有受到客體背景顏色及客體自體熒光的干擾。

圖3

4　結(jié)論

采用溶劑熱法合成出了性能優(yōu)良的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒，并將合成的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒成功用于常見(jiàn)光滑非滲透性客體以及某些滲透性客體表面汗?jié)撌钟〉姆勰┓@現(xiàn)。該顯現(xiàn)方法除了具備傳統(tǒng)粉末顯現(xiàn)法操作簡(jiǎn)便、省時(shí)高效、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)外，還具有靈敏度高、對(duì)比度強(qiáng)、背景顏色干擾低、背景熒光干擾低等優(yōu)點(diǎn)。

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