碳點(diǎn)的合成與表征及其在潛在手印顯現(xiàn)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞 碳點(diǎn)；熒光；納米材料；潛在手?。皇钟★@現(xiàn)

犯罪現(xiàn)場(chǎng)遺留的手印通常為潛在手印，很難用肉眼清晰觀察，因此，高質(zhì)量顯現(xiàn)潛在手印是手印分析和鑒定的前提[1-2]。近年來(lái)，研究者開(kāi)發(fā)了一系列新型的納米發(fā)光材料并將其用于傳統(tǒng)的手印顯現(xiàn)，由此建立了手印納米熒光顯現(xiàn)方法[3]。由于納米熒光材料的發(fā)光機(jī)理為光致發(fā)光，如果光源選擇不恰當(dāng)，會(huì)激發(fā)顯現(xiàn)材料和客體背景同時(shí)產(chǎn)生熒光，產(chǎn)生客體背景熒光干擾[4]。目前，解決客體背景熒光干擾的兩個(gè)有效途徑為基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的手印顯現(xiàn)和基于長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的手印顯現(xiàn)[5]。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的激發(fā)光源通常為紅外光源，具有便攜性差和成本高的缺點(diǎn)；長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的激發(fā)光源通常為紫外光源，不僅會(huì)對(duì)操作人員的健康造成直接威脅，而且會(huì)對(duì)手印中的接觸DNA 產(chǎn)生潛在傷害[4，6-7]。碳點(diǎn)（Carbon dots， CDs）作為一種新型的納米熒光材料具有對(duì)激發(fā)光依賴(lài)的熒光發(fā)射特性，已被廣泛應(yīng)用于生物成像領(lǐng)域[8-10]。將CDs 應(yīng)用于手印顯現(xiàn)，可通過(guò)靈活改變激發(fā)光波段降低客體背景熒光干擾。因此，CDs 是實(shí)現(xiàn)手印高質(zhì)量與低背景顯現(xiàn)的理想材料。

2015 年， Fernandes 等[11]首次將CDs 與SiO2、TiO₂和鋰藻土（Laponite）形成的3種納米復(fù)合物用于潛在手印的顯現(xiàn)，在410 nm 紫光、440 nm 藍(lán)紫光和470nm藍(lán)光激發(fā)下，手印表面分別產(chǎn)生了藍(lán)色、綠色和紅色熒光。此后，研究者對(duì)基于CDs 材料的手印顯現(xiàn)進(jìn)行了深入研究。一方面，將CDs 與不同基質(zhì)形成的摻雜型復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)，如2016年，Li等[12]將CDs 與淀粉（Starch）結(jié)合形成的納米復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)；2018 年，Peng等[13]將CDs 與SiO₂微球結(jié)合形成的納米復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)；2019年，Zhai等[14]將CDs與蒙脫土（Montmorillonite）形成的納米復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)；2021年，Sekar[15]、He[16]和Ding[17]等分別將CDs 與SiO₂、B₂O₃和Fe₃O₄@SiO₂形成的納米復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)。另一方面，將CDs與不同殼層形成的核殼型復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)，如2017年，Zhao等[18]將CDs@SiO₂納米復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)；2018 年， Yadav 等[19]將CDs@TiO₂納米復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)；2021年， Hu等[20]將CDs@SiO₂納米復(fù)合物用于手印顯現(xiàn)。雖然基于CDs納米復(fù)合物的手印顯現(xiàn)方法研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，但是仍存在著以下亟需解決的問(wèn)題：（1）激發(fā)光源多為紫外光源，對(duì)操作人員和生物物證均存在潛在危害；（2）產(chǎn)生的熒光多為藍(lán)光，與客體背景之間的對(duì)比反差較低；（3）手印顯現(xiàn)的靈敏度和選擇性均有待提高。

鑒于此，本研究采用溶劑熱法合成了熒光CDs，并將其制備成CDs-淀粉熒光復(fù)合物，用于潛在手印的熒光顯現(xiàn)，最后從定性和定量?jī)蓚€(gè)層面詳細(xì)考察了手印顯現(xiàn)的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Talos F200X 透射電子顯微鏡（美國(guó)FEI 公司）；GeminiSEM 300掃描電子顯微鏡（德國(guó)ZEISS 公司）；Zetasizer Nano ZS ZEN3600 納米粒度儀和Zeta 電位分析儀（英國(guó)Malvern 公司）；SmartLab SE X 射線(xiàn)衍射儀（日本Rigaku 公司）；K-Alpha X 射線(xiàn)光電子能譜儀（美國(guó)Thermo Scientific 公司）；TENSOR 27傅里葉變換紅外光譜儀（德國(guó)Bruker 公司）；UV-2600 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本Shimadzu 公司）；CaryEclipse 熒光分光光度計(jì)（美國(guó)Agilent 公司）。

一水合檸檬酸（CA，分析純）、尿素（UR，分析純）、乙二醇（EG，分析純）、無(wú)水乙醇（分析純）、淀粉（分析純）、納米SiO₂（99.5%）、蒙脫土、高嶺土（化學(xué)純）、硅藻土和氧化鎂（分析純）購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 CDs的合成

將0.2101 g（1 mmol）CA 與0.5405 g（9 mmol）UR 混合，加入20.00 mL EG，超聲溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移至50 mL 水熱合成反應(yīng)釜中，于180 ℃密封反應(yīng)4 h 后，自然冷卻至室溫。將反應(yīng)產(chǎn)物在9500 r/min 下離心15 min， 取上層液體用22 μm 微孔濾膜過(guò)濾，得到CDs 懸浮液。將此懸浮液裝入透析袋（截留分子量MWCO 500），在去離子水中透析72 h，最終得到純化的CDs 懸浮液。將純化后的CDs 懸浮液真空冷凍干燥，得到CDs 粉末。

1.2.2 CDs復(fù)合物的制備

向0.40g淀粉中加入290 μL 無(wú)水乙醇，形成濃稠的糊狀物，再向其中加入60 μL CDs 懸浮液，混勻，置于50 ℃恒溫干燥箱中烘干1 h 得到固體產(chǎn)物，研磨后得到CDs-淀粉復(fù)合物。采用類(lèi)似方法制備CDs與納米SiO₂、蒙脫土、高嶺土、硅藻土以及氧化鎂等其它基質(zhì)結(jié)合的復(fù)合物。

1.2.3 手印顯現(xiàn)與熒光增強(qiáng)

用制得的CDs 復(fù)合物粉末對(duì)手印進(jìn)行刷顯。采用多波段光源對(duì)顯現(xiàn)后的手印進(jìn)行激發(fā)，并搭配濾光片在暗場(chǎng)條件下拍照固定。拍攝參數(shù)設(shè)定為：光圈值f4、曝光時(shí)間0.5 s、感光度200。

1.2.4 手印顯現(xiàn)效果的表征

參照文獻(xiàn)[21]的方法表征手印顯現(xiàn)的對(duì)比度。將CDs 復(fù)合物、客體和CDs 復(fù)合物顯現(xiàn)后的手印樣本固定在樣品架上，采用Cary Eclipse 型熒光分光光度計(jì)分別測(cè)定三者的熒光發(fā)射光譜（檢測(cè)參數(shù)：激發(fā)波長(zhǎng)為415 nm、激發(fā)狹縫為10 nm、發(fā)射狹縫為5 nm、PMT 檢測(cè)電壓為500 V）。將熒光發(fā)射光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入Origin 軟件中，分析手印顯現(xiàn)信號(hào)和客體背景噪聲之間的強(qiáng)度差異。

參照文獻(xiàn)[22]的方法考察手印顯現(xiàn)的選擇性。將手印顯現(xiàn)照片導(dǎo)入Image J 軟件中，利用StraightLine 工具將直線(xiàn)穿過(guò)數(shù)組乳突紋線(xiàn)及小犁溝，得到對(duì)應(yīng)的手印分析選區(qū)。利用Plot Profile 工具處理得到此選區(qū)的灰度曲線(xiàn)，分析波峰（對(duì)應(yīng)乳突紋線(xiàn)）與波谷（對(duì)應(yīng)小犁溝）之間的強(qiáng)度差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 CDs的性能表征

CDs的透射電子顯微鏡（TEM）照片如圖1A 所示，其形貌近似為球形，顆粒尺寸較小，具有良好的單分散性。CDs的TEM 照片的粒徑分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果（見(jiàn)電子版文后支持信息圖S1）表明其平均粒徑（Mean size）為2.46 nm。CDs懸浮液的動(dòng)態(tài)光散射（DLS）表征結(jié)果（見(jiàn)電子版文后支持信息圖S2）表明其平均粒徑（Z-average）為2.56 nm。通過(guò)以上兩種方法測(cè)出CDs 的平均粒徑結(jié)果差別不大，證明CDs 懸浮液具有均一的分散性。CDs 的高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）照片如圖1A 插圖所示，可以觀察到明顯的晶格條紋，說(shuō)明其具有高度結(jié)晶化的結(jié)構(gòu)。經(jīng)測(cè)量， CDs 的晶格間距為0.2558 nm， 對(duì)應(yīng)且略大于石墨的100 晶面間距（0.2139 nm）。CDs 的X 射線(xiàn)衍射（XRD）圖如圖1B 所示，其衍射峰的位置及強(qiáng)度與六方晶系石墨的標(biāo)準(zhǔn)衍射譜圖（JCPDS No. 41-1487）較一致，說(shuō)明CDs 具有石墨的晶體結(jié)構(gòu)。在24.06o 處出現(xiàn)了較強(qiáng)的衍射峰，可計(jì)算出CDs 的晶面間距為0.3696 nm，對(duì)應(yīng)且略大于石墨的002 晶面間距（0.3376 nm）。HRTEM 和XRD 表征結(jié)果表明， CDs 的晶格間距均大于其對(duì)應(yīng)的石墨晶面間距，這是由于石墨烯邊緣的某些官能團(tuán)的空間位阻效應(yīng)或者因sp3 雜化引起的面內(nèi)變形效應(yīng)所導(dǎo)致[23]。CDs 的拉曼（Raman）光譜如圖1C 所示， D 帶位于1366 cm^–1 處，對(duì)應(yīng)于無(wú)序的sp2 碳結(jié)構(gòu)；G 帶位于1587 cm^–1 處，對(duì)應(yīng)于有序的結(jié)晶石墨碳結(jié)構(gòu)[24]。經(jīng)計(jì)算， D 帶與G 帶的強(qiáng)度比值（ID/IG）為1.08，說(shuō)明CDs 中無(wú)序碳原子與有序碳原子的比例大致相當(dāng)，但前者略多。CDs 的X 射線(xiàn)能譜（EDS）表征結(jié)果見(jiàn)電子版文后支持信息圖S3 和S4，在選區(qū)內(nèi)可觀察到C、O 和N 元素均勻分布，其中， C、O 和N 元素的原子百分比分別為77.24%、22.31%和0.44%。CDs 的X 射線(xiàn)光電子能譜（XPS）全譜如圖1D 所示，其中， C、O 和N 元素的原子百分比分別為64.63%、28.17%和6.12%。需要指出的是， CDs 的EDS 和XPS 分析結(jié)果存在差異，這是因?yàn)镃Ds 被分散在超薄碳膜上進(jìn)行EDS 檢測(cè)，基底中大量C 元素會(huì)影響EDS 分析的準(zhǔn)確度，因此，XPS 分析結(jié)果更準(zhǔn)確。CDs 的C 1s 高分辨XPS 譜圖如電子版文后支持信息圖S5 所示，峰值位于284.58、285.60、286.68 和288.57 eV 處的曲線(xiàn)分別對(duì)應(yīng)于sp² 碳（C=C/C—C）、sp³ 碳（C?O/C?N）、sp2 碳（C=O/C=N）和羧基碳（?COOH）[23， 25]。CDs 的O 1s 高分辨XPS圖如電子版文后支持信息圖S6所示，峰值位于531.20 和532.40 eV 處的曲線(xiàn)分別對(duì)應(yīng)于C=O 和C?O[26]。CDs 的N 1s 高分辨XPS 譜圖如電子版文后支持信息圖S7 所示，峰值位于398.38、399.49 和401.28 eV 的曲線(xiàn)分別對(duì)應(yīng)吡啶氮、吡咯氮和石墨氮[23]。CDs 的傅里葉變換紅外（FTIR）光譜如圖1E 所示，在3420 cm–1 處出現(xiàn)了O—H 鍵的伸縮振動(dòng)峰，在2934 與2853 cm^–1 處分別出現(xiàn)了C—H 鍵的反伸縮與伸縮振動(dòng)峰，在1630 與1387 cm^–1 處分別出現(xiàn)了羧酸陰離子（COO–）的反伸縮與伸縮振動(dòng)峰，在1096 cm^–1 處出現(xiàn)了C—H 鍵的彎曲振動(dòng)峰[27]。XPS 和FTIR 的分析結(jié)果表明， CDs 表面含有羧基基團(tuán)。CDs 懸浮液的Zeta 電位表征如電子版文后支持信息圖S8 所示， Zeta 電位為–13.5 mV， 說(shuō)明CDs 懸浮液帶負(fù)電荷，進(jìn)一步驗(yàn)證了CDs 表面含有羧基基團(tuán)。從電子版文后支持信息圖S8 的插圖中可見(jiàn)，純化的CDs 懸浮液呈淺褐色，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定保存，這是由于羧基基團(tuán)可使CDs 穩(wěn)定存在于水中。CDs 懸浮液的紫外-可見(jiàn)吸收光譜（UV-vis）如圖1F 所示，在300～400 nm 范圍內(nèi)出現(xiàn)了較寬的紫外吸收峰，并在335.8 nm 處出現(xiàn)了最強(qiáng)紫外吸收峰，這是由于C=O和C=N 的n→π*躍遷所致[23]。CDs 懸浮液的熒光光譜（FS）如圖1F 所示，最大發(fā)射波長(zhǎng)λEm.（max）為543.0 nm， 對(duì)應(yīng)的最大激發(fā)波長(zhǎng)λEx.（max）為463.0 nm。由圖1F 中的插圖可見(jiàn)，純化的CDs 懸浮液在450 nm藍(lán)光激發(fā)下能夠產(chǎn)生明亮的綠色熒光。

2.2 CDs熒光性質(zhì)的影響因素

CDs具有對(duì)激發(fā)光依賴(lài)的熒光發(fā)射特性，即可通過(guò)調(diào)整激發(fā)波長(zhǎng)λEx. 改變發(fā)射波長(zhǎng)λ_Em.[28]。合成條件（反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和原料比例等）對(duì)CDs最大激發(fā)波長(zhǎng)λ_Ex.（max）和最大發(fā)射波長(zhǎng)λ_Em.（max）的影響非常明顯。

2.2.1 激發(fā)光源的影響

在n（CA）∶n（UR）=1∶9、EG用量為20.00mL、反應(yīng)溫度為180 ℃、反應(yīng)時(shí)間為4 h 條件下合成CDs，考察CDs 的λEm.隨λEx.的變化情況。如圖2A 所示，當(dāng)λ_Ex.從380 nm 紅移至510 nm 時(shí)， λ_Em.也隨之產(chǎn)生了明顯的紅移現(xiàn)象，并且熒光發(fā)射強(qiáng)度呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì); 由圖2B 可進(jìn)一步看出， λ_Em.隨λ_Ex.從479 nm 紅移至556 nm。由圖2C 中可更直觀看出， CDs 具有對(duì)激發(fā)光依賴(lài)的熒光發(fā)射特性。如圖2D 所示，通過(guò)調(diào)整激發(fā)光源的波長(zhǎng)并搭配濾光片，可在暗場(chǎng)下觀察到同一CDs 懸浮液所產(chǎn)生的多色熒光，覆蓋了從藍(lán)光到紅光的區(qū)域。

2.2.2 反應(yīng)條件的影響

固定n（CA）∶n（UR）=3∶7、EG 用量為20.00 mL， 通過(guò)調(diào)整反應(yīng)溫度（140～200 ℃）和反應(yīng)時(shí)間（2～12 h）合成不同的CDs，同時(shí)考察CDs 的最大激發(fā)波長(zhǎng)λ_Ex.（max）（圖3A）與最大發(fā)射波長(zhǎng)λ_Em.（max）（圖3B）的變化情況，結(jié)果表明， CDs 的λ_{Ex/Em.（max）} 隨著反應(yīng)溫度的升高或反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)均產(chǎn)生不同程度的紅移現(xiàn)象。在140～180 ℃范圍內(nèi)， λ_{Ex./Em.（max）} 的紅移程度均隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先快速增大后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，并且反應(yīng)溫度越高， λ_{Ex./Em.（max）} 趨于平穩(wěn)的時(shí)間越提前；甚至在200 ℃時(shí)， λ_{Ex./Em.（max）} 的紅移程度在反應(yīng)初期即出現(xiàn)平穩(wěn)趨勢(shì)。據(jù)文獻(xiàn)[23]報(bào)道， CDs 石墨化程度的加劇以及CDs 顆粒尺寸的增大均會(huì)導(dǎo)致其λ_{Ex./Em.（max）} 產(chǎn)生紅移現(xiàn)象。在本反應(yīng)體系中，反應(yīng)溫度升高或反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)加劇CDs 的石墨化程度，也會(huì)增強(qiáng)CDs 顆粒的聚集效應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)CDs 的λ_{Ex./Em.（max）}紅移。因此，反應(yīng)溫度越高、反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)， CDs 的λ_{Ex./Em.（max）}的紅移程度越大。

2.2.3 反應(yīng)原料的影響

固定EG 用量為20.00 mL、反應(yīng)溫度為180℃、反應(yīng)時(shí)間為4 h， 通過(guò)調(diào)整n（CA）∶n（UR）合成不同的CDs，同時(shí)考察不同CDs 的λEx.（max） 與λ_Em.（max） 的變化情況（圖4）。結(jié)果表明，隨著n（CA）∶n（UR）升高，CDs 的λ_Ex.（max） 與λ_Em.（max） 均產(chǎn)生不同程度的紅移， λ_Ex.（max） 呈現(xiàn)出先增加后平穩(wěn)的趨勢(shì)， λ_Em.（max）呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。由于CA 的分解溫度（175 ℃）高于UR 的分解溫度（135 ℃）， 因此，在高溫條件下， CA 比UR 更穩(wěn)定且更傾向于石墨化。在本反應(yīng)體系中，隨著n（CA）∶n（UR）升高，CDs的石墨化程度加劇，進(jìn)而促進(jìn)CDs 的λ_{Ex./Em.（max）}紅移。因此， n（CA）∶n（UR）越高，CDs的λ_{Ex./Em.（max）}的紅移程度越大。

2.3 CDs復(fù)合物的制備及性能表征

固態(tài)CDs 具有較強(qiáng)的聚集誘導(dǎo)熒光猝滅效應(yīng)[29]，因而不能直接應(yīng)用于手印熒光顯現(xiàn)。通常，將CDs均勻分散于固體基質(zhì)中，可有效防止其熒光猝滅[30-33]，保證手印的高質(zhì)量顯現(xiàn)。本研究選用質(zhì)地疏松且光學(xué)惰性的淀粉、納米SiO₂、蒙脫土、高嶺土、硅藻土和氧化鎂作為基質(zhì)，并與CDs形成熒光復(fù)合物。具體操作步驟如下：固定基質(zhì)的質(zhì)量不變，向其中添加適量無(wú)水乙醇以形成糊狀物，再向其中加入不同體積的CDs 懸浮液，經(jīng)充分混合烘干，得到一系列CDs熒光復(fù)合物。系列CDs熒光復(fù)合物分別在365、415和450nm 激發(fā)光下的熒光發(fā)射強(qiáng)度如圖5 所示， CDs-淀粉復(fù)合物在3種激發(fā)光下的熒光發(fā)射強(qiáng)度均最高，為后續(xù)手印熒光顯現(xiàn)的最佳選擇。系列CDs熒光復(fù)合物的最優(yōu)配方見(jiàn)電子版文后支持信息表S1。

CDs-淀粉復(fù)合物的掃描電子顯微鏡（SEM）照片如圖6A 所示，其形貌為微米級(jí)的不規(guī)則多面體，并且分散性較好。CDs-淀粉復(fù)合物的EDS 表征如圖6B 和6C 所示，在選區(qū)內(nèi)可觀察到C、O 和N 元素的均勻分布情況，其中C 和O 元素的原子百分比分別為84.24%和15.76%，而N 元素并未被檢出。根據(jù)前文所述， N 元素在CDs 中的含量較低（6.12%）， CDs 在復(fù)合物中的含量也較低，而淀粉中含有大量的C 和O 元素，使得N 元素的含量未達(dá)到EDS 的檢測(cè)極限，故未被檢出。純淀粉和CDs-淀粉復(fù)合物的FTIR 光譜如圖6D 所示，兩者的譜圖大致相同，進(jìn)一步證明了CDs 在復(fù)合物中的含量極低，不足以出現(xiàn)CDs 的特征峰。CDs-淀粉復(fù)合物的熒光光譜如圖6E 所示，分別采用多波段光源中3 種常見(jiàn)的波段（ 365、415、450 nm）激發(fā)， CDs-淀粉復(fù)合物能夠在440、508 和525 nm 處產(chǎn)生較強(qiáng)的熒光發(fā)射峰，說(shuō)明CDs-淀粉復(fù)合物具有對(duì)激發(fā)光依賴(lài)的熒光發(fā)射特性?？紤]到365 nm 紫外光對(duì)操作人員及手印物質(zhì)中接觸DNA 的潛在危害，實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量選取415 和450 nm 的激發(fā)光。CDs-淀粉復(fù)合物在明場(chǎng)及415 nm 藍(lán)紫光激發(fā)下的暗場(chǎng)照片如圖6F 所示，通過(guò)調(diào)整濾光片，可在暗場(chǎng)下觀察到同一CDs-淀粉復(fù)合物所產(chǎn)生的多色熒光從藍(lán)光區(qū)覆蓋到紅光區(qū)。

2.4 碳點(diǎn)復(fù)合物的手印顯現(xiàn)應(yīng)用

2.4.1 手印顯現(xiàn)的熒光調(diào)諧

采用CDs-淀粉熒光復(fù)合物對(duì)油漆木表面潛在手印進(jìn)行顯現(xiàn)（圖7A），再利用多波段光源中的365、415 和450 nm 等常見(jiàn)波段進(jìn)行激發(fā)，同時(shí)搭配紅、橙、黃、黃綠、綠、青和藍(lán)等多種濾光片進(jìn)行觀察，手印熒光顯現(xiàn)的效果如圖7B～7H 所示，通過(guò)選用不同波段的激發(fā)光并搭配合適的濾光片，顯現(xiàn)后的手印能夠產(chǎn)生明亮的紅、橙、黃、黃綠、綠、青和藍(lán)7 種顏色的熒光。本方法利用CDs-淀粉復(fù)合物對(duì)激發(fā)光依賴(lài)的熒光發(fā)射特性實(shí)現(xiàn)了潛在手印的多色熒光顯現(xiàn)模式，可以通過(guò)靈活選擇不同波段的激發(fā)光降低客體背景熒光的干擾，進(jìn)而提高手印顯現(xiàn)的對(duì)比度。

2.4.2 手印顯現(xiàn)效果的考察

本研究選用背景復(fù)雜的大理石作為承痕客體，采用CDs-淀粉熒光復(fù)合物對(duì)客體表面的潛在手印進(jìn)行粉末法顯現(xiàn)（圖8A），利用415nm 波段光進(jìn)行激發(fā)，搭配綠色濾光片進(jìn)行拍照（圖8A′），并從對(duì)比度、靈敏度和選擇性3 個(gè)方面對(duì)手印顯現(xiàn)效果進(jìn)行考察。

手印顯現(xiàn)的對(duì)比度是指手印顯現(xiàn)信號(hào)與客體背景噪聲之間的對(duì)比差異程度[34]。從視覺(jué)感官效果定性考察，如圖8A′所示，手印部位產(chǎn)生了明亮的綠色熒光，而客體部位呈現(xiàn)為暗色，兩者之間的視覺(jué)反差明顯。從光譜表征結(jié)果定量考察，如圖8E 所示， CDs-淀粉復(fù)合物在508 nm 處產(chǎn)生了很強(qiáng)的熒光發(fā)射峰，對(duì)應(yīng)于手印顯現(xiàn)信號(hào)；大理石客體在400～600 nm 范圍內(nèi)產(chǎn)生了微弱的熒光發(fā)射峰，對(duì)應(yīng)于客體背景噪聲；顯現(xiàn)后的手印在486nm 處產(chǎn)生了較強(qiáng)的熒光發(fā)射峰。顯現(xiàn)粉末大量吸附在乳突紋線(xiàn)部位而極少吸附在小犁溝部位，使顯現(xiàn)粉末不能將客體完全覆蓋，因此顯現(xiàn)后手印的熒光強(qiáng)度介于手印顯現(xiàn)信號(hào)和客體背景噪聲之間，但明顯強(qiáng)于客體背景噪聲。綜上所述，本方法具有較高的顯現(xiàn)對(duì)比度。

手印顯現(xiàn)的靈敏度是指顯現(xiàn)手印各級(jí)特征的清晰程度與精細(xì)程度[34]。從乳突花紋的一級(jí)特征考察，如圖8A′所示，乳突紋線(xiàn)連貫清晰。從乳突花紋的二級(jí)特征考察，皺紋（圖8B）和結(jié)合（圖8C）特征反映明顯；從乳突花紋的三級(jí)特征考察，如圖8D 所示，汗孔特征及乳突紋線(xiàn)的邊緣形態(tài)清晰可見(jiàn)。綜上所述，本方法具有較高的顯現(xiàn)靈敏度。

手印顯現(xiàn)的選擇性是指顯現(xiàn)試劑與手印物質(zhì)之間的特異性結(jié)合程度[34]。從視覺(jué)感官效果定性考察，如圖8B～8D所示，乳突紋線(xiàn)部位產(chǎn)生了明亮的綠色熒光，小犁溝及皺紋等部位呈現(xiàn)為暗色，兩者之間的視覺(jué)反差明顯。從灰度表征結(jié)果定量考察，如圖8F所示，乳突紋線(xiàn)部位因吸附顯現(xiàn)粉末而呈現(xiàn)出亮色，其灰度值較高，對(duì)應(yīng)于波峰；小犁溝等部位因極少吸附顯現(xiàn)粉末而表現(xiàn)為暗色，其灰度值較低，對(duì)應(yīng)于波谷。從灰度曲線(xiàn)（圖8F）中可以看出，波峰與波谷分布均勻且差異明顯，說(shuō)明顯現(xiàn)粉末均勻吸附于乳突紋線(xiàn)部位。綜上所述，本方法具有較高的顯現(xiàn)選擇性。

2.4.3 手印顯現(xiàn)適用性考察

選擇玻璃、瓷磚、理石、地板、金屬、塑料和紙張作為承痕客體（圖9A～9L），采用CDs-淀粉熒光復(fù)合物對(duì)客體表面的潛在手印進(jìn)行粉末法顯現(xiàn)，適當(dāng)選取365、415 和450 nm 波段光進(jìn)行激發(fā)，搭配合適的濾光片進(jìn)行觀察（圖9A′～9L′），考察手印顯現(xiàn)方法的適用性。如圖9A′～9H′所示，在弱背景熒光客體的情況下，選用415 nm 的藍(lán)紫光激發(fā)并搭配綠色濾光片，即可滿(mǎn)足手印顯現(xiàn)的高對(duì)比度。如圖9I′～9L′所示，在強(qiáng)背景熒光客體的情況下，有時(shí)還需選用其它波段（365 和450 nm）的激發(fā)光并搭配其它顏色的濾光片，才能實(shí)現(xiàn)足夠的顯現(xiàn)對(duì)比度。顯現(xiàn)結(jié)果表明，通過(guò)改變激發(fā)光波段和合理采用濾光片，能夠在很大程度上降低客體背景噪聲對(duì)手印顯現(xiàn)信號(hào)的干擾。綜上所述，本方法適用于常見(jiàn)光滑客體表面潛在手印的高對(duì)比度、高靈敏度和高選擇性顯現(xiàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

3 結(jié)論

以CA和UR為反應(yīng)原料、EG為反應(yīng)溶劑，采用溶劑熱法合成了熒光CDs，進(jìn)一步制備了CDs熒光復(fù)合物，并對(duì)CDs及其復(fù)合物的物理性能進(jìn)行了表征?？疾炝撕铣杉爸苽錀l件對(duì)CDs 及其復(fù)合物光學(xué)性質(zhì)的影響，證實(shí)了CDs及其復(fù)合物具有對(duì)激發(fā)光依賴(lài)的熒光發(fā)射特性。將CDs 復(fù)合物用于潛在手印的高質(zhì)量顯現(xiàn)中，并從定性和定量?jī)蓚€(gè)層面對(duì)手印顯現(xiàn)的對(duì)比度、靈敏度和選擇性進(jìn)行了詳細(xì)探討。CDs與手印遺留物質(zhì)的結(jié)合目前大多為非特異性吸附，如果將CDs 表面修飾特定基團(tuán)（如羧基、胺基等）或者特殊物質(zhì)（如抗體、適配體等），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)潛在手印的靶向性顯現(xiàn)，甚至實(shí)現(xiàn)手印特殊遺留物質(zhì)的定性及定量檢測(cè)，這將在很大程度上提升手印顯現(xiàn)方法的檢測(cè)性能。后續(xù)將深入開(kāi)展基于CDs的手印靶向顯現(xiàn)研究。