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.中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系，遼寧 沈陽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.中國刑事警察學(xué)院痕跡檢驗(yàn)技術(shù)系，遼寧 沈陽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，并且沒有出現(xiàn)背景顏色以及客體自體熒光所帶來的干擾。

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、無水乙醇，以上化學(xué)試劑購自國藥集團(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)納米材料來自中國刑事警察學(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?，待用。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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