Modelele papilare de pe degetele umane rămân practic neschimbate în structura lor topologică încă de la naștere, având caracteristici diferite de la persoană la persoană, iar modelele papilare de pe fiecare deget al aceleiași persoane sunt, de asemenea, diferite. Modelul papilelor de pe degete este crestat și distribuit cu mulți pori de transpirație. Corpul uman secretă continuu substanțe pe bază de apă precum transpirația și substanțe uleioase precum uleiul. Aceste substanțe se vor transfera și se vor depune pe obiect atunci când intră în contact, formând amprente asupra obiectului. Tocmai datorită caracteristicilor unice ale amprentelor mâinilor, cum ar fi specificitatea lor individuală, stabilitatea pe tot parcursul vieții și caracterul reflectorizant al semnelor de atingere, amprentele au devenit un simbol recunoscut al anchetei penale și al recunoașterii identității personale încă de la prima utilizare a amprentelor digitale pentru identificarea personală. la sfârşitul secolului al XIX-lea.
La locul crimei, cu excepția amprentelor tridimensionale și colorate, rata de apariție a amprentelor potențiale este cea mai mare. Amprentele potenţiale necesită de obicei procesare vizuală prin reacţii fizice sau chimice. Metodele comune de dezvoltare a amprentei digitale potenţiale includ în principal dezvoltarea optică, dezvoltarea pulberii şi dezvoltarea chimică. Dintre acestea, dezvoltarea pulberii este favorizată de unitățile de bază datorită funcționării sale simple și a costului redus. Cu toate acestea, limitările afișajului tradițional de amprentă pe bază de pulbere nu mai răspund nevoilor tehnicienilor criminali, cum ar fi culorile și materialele complexe și diverse ale obiectului de la locul crimei și contrastul slab dintre amprentă și culoarea de fundal; Mărimea, forma, vâscozitatea, raportul de compoziție și performanța particulelor de pulbere afectează sensibilitatea aspectului pulberii; Selectivitatea pulberilor tradiționale este slabă, în special adsorbția îmbunătățită a obiectelor umede pe pulbere, ceea ce reduce foarte mult selectivitatea de dezvoltare a pulberilor tradiționale. În ultimii ani, personalul din știință și tehnologie criminală a cercetat continuu noi materiale și metode de sinteză, printre carepământ rarMaterialele luminiscente au atras atenția personalului din știință și tehnologie criminală datorită proprietăților lor unice luminiscente, contrastului ridicat, sensibilității ridicate, selectivității ridicate și toxicității scăzute în aplicarea afișajului de amprentă. Orbitalii 4f umpluți treptat ai elementelor pământurilor rare le înzestrează cu niveluri de energie foarte bogate, iar orbitalii de electroni din stratul 5s și 5P ai elementelor pământurilor rare sunt complet umpluți. Electronii stratului 4f sunt ecranați, oferind electronilor stratului 4f un mod unic de mișcare. Prin urmare, elementele pământurilor rare prezintă o fotostabilitate și o stabilitate chimică excelente fără fotoalbire, depășind limitările coloranților organici utilizați în mod obișnuit. In plus,pământ rarelementele au, de asemenea, proprietăți electrice și magnetice superioare în comparație cu alte elemente. Proprietățile optice unice alepământ rarionii, cum ar fi durata lungă de viață a fluorescenței, multe benzi de absorbție și emisie înguste și goluri mari de absorbție a energiei și emisii, au atras atenția pe scară largă în cercetarea aferentă afișajului amprentelor digitale.
Printre numeroasepământ rarelemente,europiueste cel mai des folosit material luminiscent. Demarcay, descoperitoruleuropiuîn 1900, a descris pentru prima dată liniile ascuțite în spectrul de absorbție al Eu3+ în soluție. În 1909, Urban a descris catodoluminiscențaGd2O3: Eu3+. În 1920, Prandtl a publicat pentru prima dată spectrele de absorbție ale Eu3+, confirmând observațiile lui De Mare. Spectrul de absorbție al Eu3+ este prezentat în Figura 1. Eu3+ este de obicei situat pe orbitalul C2 pentru a facilita tranziția electronilor de la nivelurile 5D0 la 7F2, eliberând astfel fluorescența roșie. Eu3+ poate realiza o tranziție de la electronii de stare fundamentală la cel mai scăzut nivel de energie în stare excitată în intervalul de lungime de undă a luminii vizibile. Sub excitația luminii ultraviolete, Eu3+ prezintă fotoluminiscență roșie puternică. Acest tip de fotoluminiscență nu este aplicabil numai ionilor Eu3+ dopați în substraturi cristaline sau sticle, ci și complecșilor sintetizați cueuropiuși liganzi organici. Acești liganzi pot servi drept antene pentru a absorbi luminiscența de excitație și pentru a transfera energia de excitație la niveluri de energie mai ridicate ale ionilor Eu3+. Cea mai importantă aplicație aeuropiueste pulberea roșie fluorescentăY2O3: Eu3+(YOX) este o componentă importantă a lămpilor fluorescente. Excitația luminii roșii a Eu3+ poate fi realizată nu numai prin lumină ultravioletă, ci și prin fascicul de electroni (catodoluminiscență), radiația γ de raze X α sau β particule, electroluminiscență, luminiscență de frecare sau mecanică și metode de chimioluminiscență. Datorită proprietăților sale luminiscente bogate, este o sondă biologică utilizată pe scară largă în domeniile științelor biomedicale sau biologice. În ultimii ani, a trezit, de asemenea, interesul de cercetare al personalului de știință și tehnologie criminală în domeniul științei criminalistice, oferind o alegere bună pentru a depăși limitările metodei tradiționale cu pulbere pentru afișarea amprentelor digitale și are o semnificație semnificativă în îmbunătățirea contrastului, sensibilitatea și selectivitatea afișajului amprentelor digitale.
Figura 1 Eu3+Spectrograma de absorbție
1, Principiul luminiscențeieuropiu de pământuri rarecomplexe
Configurațiile electronice ale stării fundamentale și ale stării excitate aleeuropiuionii sunt ambii de tip 4fn. Datorită efectului de ecranare excelent al orbitalilor s și d din juruleuropiuionii de pe orbitalii 4f, tranzițiile ff aleeuropiuionii prezintă benzi liniare ascuțite și durate de viață relativ lungi de fluorescență. Cu toate acestea, datorită eficienței fotoluminiscenței scăzute a ionilor de europiu în regiunile de lumină ultravioletă și vizibilă, liganzii organici sunt utilizați pentru a forma complexe cueuropiuioni pentru a îmbunătăți coeficientul de absorbție al regiunilor de lumină ultravioletă și vizibilă. Fluorescența emisă deeuropiucomplexe nu numai că are avantajele unice ale intensității ridicate a fluorescenței și purității fluorescenței ridicate, dar pot fi, de asemenea, îmbunătățite prin utilizarea eficienței mari de absorbție a compușilor organici în regiunile luminii ultraviolete și vizibile. Energia de excitație necesară pentrueuropiufotoluminiscența ionică este ridicată Deficiența eficienței fluorescenței scăzute. Există două principii principale ale luminiscențeieuropiu de pământuri rarecomplexe: unul este fotoluminiscența, care necesită ligand deeuropiucomplexe; Un alt aspect este că efectul de antenă poate îmbunătăți sensibilitateaeuropiuluminescență ionică.
După ce a fost excitat de lumina externă ultravioletă sau vizibilă, ligandul organic dinpământ rartranziții complexe de la starea fundamentală S0 la starea singlet excitată S1. Electronii stării excitate sunt instabile și revin la starea fundamentală S0 prin radiație, eliberând energie pentru ca ligandul să emită fluorescență sau trec intermitent la starea sa triplă excitată T1 sau T2 prin mijloace neradiative; Stările triple excitate eliberează energie prin radiație pentru a produce fosforescență ligand sau pentru a transfera energieeuropiu metalicioni prin transfer de energie intramoleculară neradiativă; După ce au fost excitați, ionii de europiu trec de la starea fundamentală la starea excitată șieuropiuionii în starea excitată trec la nivelul de energie scăzut, în cele din urmă revenind la starea fundamentală, eliberând energie și generând fluorescență. Prin urmare, prin introducerea de liganzi organici adecvați cu care să interacționezepământ rarionii și sensibilizează ionii metalici centrali prin transferul de energie neradiativă în interiorul moleculelor, efectul de fluorescență al ionilor de pământuri rare poate fi mult crescut și necesarul de energie de excitație externă poate fi redusă. Acest fenomen este cunoscut ca efectul de antenă al liganzilor. Diagrama nivelului de energie al transferului de energie în complexe Eu3+ este prezentată în Figura 2.
În procesul de transfer de energie din starea excitată tripletă la Eu3+, nivelul de energie al stării excitate triplet ligand trebuie să fie mai mare sau în concordanță cu nivelul de energie al stării excitate Eu3+. Dar atunci când nivelul de energie triplet al ligandului este mult mai mare decât cea mai scăzută energie excitată a Eu3+, eficiența transferului de energie va fi, de asemenea, mult redusă. Când diferența dintre starea triplet a ligandului și cea mai joasă stare excitată a Eu3+ este mică, intensitatea fluorescenței se va slăbi datorită influenței ratei de dezactivare termică a stării triplet a ligandului. Complexele β-dicetonice au avantajele unui coeficient puternic de absorbție UV, o capacitate puternică de coordonare, un transfer eficient de energie cupământ rars și poate exista atât sub formă solidă cât și lichidă, făcându-i unul dintre cei mai folosiți liganzi înpământ rarcomplexe.
Figura 2 Diagrama nivelului de energie al transferului de energie în complexul Eu3+
2.Metoda de sinteză aEuropiu de pământuri rareComplexe
2.1 Metoda de sinteză în stare solidă la temperatură înaltă
Metoda în stare solidă la temperatură înaltă este o metodă utilizată în mod obișnuit pentru prepararepământ rarmateriale luminiscente și este, de asemenea, utilizat pe scară largă în producția industrială. Metoda de sinteză în stare solidă la temperatură înaltă este reacția interfețelor de materie solidă în condiții de temperatură înaltă (800-1500 ℃) pentru a genera noi compuși prin difuzarea sau transportul de atomi sau ioni solizi. Pentru preparare se folosește metoda în fază solidă la temperatură înaltăpământ rarcomplexe. În primul rând, reactanții sunt amestecați într-o anumită proporție și se adaugă o cantitate adecvată de flux într-un mortar pentru măcinare temeinică pentru a asigura o amestecare uniformă. După aceea, reactanții măcinați sunt plasați într-un cuptor cu temperatură înaltă pentru calcinare. În timpul procesului de calcinare, gazele de oxidare, reducere sau inerte pot fi umplute în funcție de nevoile procesului experimental. După calcinarea la temperatură înaltă, se formează o matrice cu o structură cristalină specifică, iar ionii de pământuri rare activatori sunt adăugați pentru a forma un centru luminiscent. Complexul calcinat trebuie să fie supus răcirii, clătirii, uscării, re-măcinare, calcinării și cernerii la temperatura camerei pentru a obține produsul. În general, sunt necesare procese multiple de măcinare și calcinare. Măcinarea multiplă poate accelera viteza de reacție și poate face reacția mai completă. Acest lucru se datorează faptului că procesul de măcinare crește aria de contact a reactanților, îmbunătățind considerabil viteza de difuzie și transport a ionilor și moleculelor din reactanți, îmbunătățind astfel eficiența reacției. Cu toate acestea, timpii și temperaturile de calcinare diferiți vor avea un impact asupra structurii matricei cristaline formate.
Metoda în stare solidă la temperatură înaltă are avantajele unei funcționări simple a procesului, costuri reduse și consum de timp scurt, ceea ce o face o tehnologie matură de preparare. Cu toate acestea, principalele dezavantaje ale metodei în stare solidă la temperatură înaltă sunt: în primul rând, temperatura de reacție necesară este prea mare, ceea ce necesită echipamente și instrumente înalte, consumă energie mare și este dificil de controlat morfologia cristalului. Morfologia produsului este neuniformă și chiar determină deteriorarea stării cristalului, afectând performanța luminiscenței. În al doilea rând, măcinarea insuficientă face dificilă amestecarea uniformă a reactanților, iar particulele de cristal sunt relativ mari. Datorită măcinarii manuale sau mecanice, impuritățile sunt inevitabil amestecate pentru a afecta luminiscența, rezultând o puritate scăzută a produsului. A treia problemă este aplicarea neuniformă a stratului și densitatea scăzută în timpul procesului de aplicare. Lai și colab. a sintetizat o serie de pulberi fluorescente policromatice monofazate Sr5 (PO4) 3Cl dopate cu Eu3+ și Tb3+ utilizând metoda tradițională în stare solidă la temperatură înaltă. Sub excitație aproape ultravioletă, pulberea fluorescentă poate regla culoarea de luminiscență a fosforului din regiunea albastră în regiunea verde în funcție de concentrația de dopaj, îmbunătățind defectele indicelui scăzut de redare a culorii și a temperaturii ridicate a culorii în diodele emițătoare de lumină albă. . Consumul ridicat de energie este principala problemă în sinteza pulberilor fluorescente pe bază de borofosfat prin metoda în stare solidă la temperatură înaltă. În prezent, din ce în ce mai mulți oameni de știință se angajează să dezvolte și să caute matrici adecvate pentru a rezolva problema consumului ridicat de energie a metodei în stare solidă la temperatură înaltă. În 2015, Hasegawa et al. a finalizat prepararea în stare solidă la temperatură joasă a fazei Li2NaBP2O8 (LNBP) utilizând pentru prima dată grupul spațial P1 al sistemului triclinic. În 2020, Zhu și colab. a raportat o rută de sinteză în stare solidă la temperatură scăzută pentru un nou fosfor Li2NaBP2O8: Eu3+(LNBP: Eu), explorând un consum redus de energie și o cale de sinteză cu cost redus pentru fosfori anorganici.
2.2 Metoda co-precipitării
Metoda de co-precipitare este, de asemenea, o metodă de sinteză „chimică moale” utilizată în mod obișnuit pentru prepararea materialelor luminiscente anorganice de pământuri rare. Metoda de co-precipitare presupune adăugarea unui precipitant la reactant, care reacţionează cu cationii din fiecare reactant pentru a forma un precipitat sau hidrolizează reactantul în anumite condiţii pentru a forma oxizi, hidroxizi, săruri insolubile etc. Produsul ţintă se obţine prin filtrare, spălare, uscare și alte procese. Avantajele metodei de co-precipitare sunt operarea simplă, consumul de timp scurt, consumul redus de energie și puritatea ridicată a produsului. Avantajul său cel mai proeminent este că dimensiunea sa mică a particulelor poate genera în mod direct nanocristale. Dezavantajele metodei de co-precipitare sunt: în primul rând, fenomenul de agregare a produsului obţinut este sever, ceea ce afectează performanţa luminiscentă a materialului fluorescent; În al doilea rând, forma produsului este neclară și dificil de controlat; În al treilea rând, există anumite cerințe pentru selectarea materiilor prime, iar condițiile de precipitare dintre fiecare reactant ar trebui să fie cât mai similare sau identice posibil, ceea ce nu este potrivit pentru aplicarea mai multor componente ale sistemului. K. Petcharoen și colab. a sintetizat nanoparticule de magnetită sferică folosind hidroxid de amoniu ca precipitant și metoda de co-precipitare chimică. Acidul acetic și acidul oleic au fost introduși ca agenți de acoperire în timpul etapei inițiale de cristalizare, iar dimensiunea nanoparticulelor de magnetit a fost controlată în intervalul 1-40 nm prin schimbarea temperaturii. Nanoparticulele de magnetită bine dispersate în soluție apoasă au fost obținute prin modificarea suprafeței, îmbunătățind fenomenul de aglomerare a particulelor prin metoda coprecipitării. Kee și colab. a comparat efectele metodei hidrotermale și ale metodei de co-precipitare asupra formei, structurii și mărimii particulelor Eu-CSH. Ei au subliniat că metoda hidrotermală generează nanoparticule, în timp ce metoda co-precipitării generează particule prismatice submicronice. În comparație cu metoda de co-precipitare, metoda hidrotermală prezintă o cristalinitate mai mare și o intensitate mai bună a fotoluminiscenței în prepararea pulberii de Eu-CSH. JK Han şi colab. a dezvoltat o nouă metodă de co-precipitare folosind un solvent neapos N, N-dimetilformamidă (DMF) pentru a prepara fosfori (Ba1-xSrx) 2SiO4: Eu2 cu distribuție îngustă a dimensiunilor și eficiență cuantică ridicată în apropierea particulelor sferice de dimensiune nano sau submicronică. DMF poate reduce reacțiile de polimerizare și poate încetini viteza de reacție în timpul procesului de precipitare, ajutând la prevenirea agregării particulelor.
2.3 Metoda de sinteză termică hidrotermală/solvent
Metoda hidrotermală a început la mijlocul secolului al XIX-lea, când geologii au simulat mineralizarea naturală. La începutul secolului al XX-lea, teoria sa maturizat treptat și este în prezent una dintre cele mai promițătoare metode de chimie a soluțiilor. Metoda hidrotermală este un proces în care vaporii de apă sau soluția apoasă sunt utilizați ca mediu (pentru a transporta ionii și grupurile moleculare și pentru a transfera presiunea) pentru a ajunge la o stare subcritică sau supercritică într-un mediu închis la temperatură înaltă și la presiune înaltă (prima are o temperatură de 100-240 ℃, în timp ce acesta din urmă are o temperatură de până la 1000 ℃), accelerează viteza de reacție de hidroliză a materiilor prime și sub convecție puternică, ionii și grupările moleculare difuzează la temperatură scăzută pentru recristalizare. Temperatura, valoarea pH-ului, timpul de reacție, concentrația și tipul de precursor în timpul procesului de hidroliză afectează viteza de reacție, aspectul cristalului, forma, structura și viteza de creștere în diferite grade. O creștere a temperaturii nu numai că accelerează dizolvarea materiilor prime, dar crește și ciocnirea efectivă a moleculelor pentru a promova formarea cristalelor. Ratele diferite de creștere ale fiecărui plan de cristal în cristalele cu pH sunt principalii factori care afectează faza, dimensiunea și morfologia cristalului. Durata timpului de reacție afectează, de asemenea, creșterea cristalelor și, cu cât timpul este mai lung, cu atât este mai favorabil pentru creșterea cristalelor.
Avantajele metodei hidrotermale se manifestă în principal în: în primul rând, puritate ridicată a cristalului, lipsă de poluare cu impurități, distribuție îngustă a dimensiunii particulelor, randament ridicat și morfologie diversă a produsului; Al doilea este că procesul de operare este simplu, costul este scăzut și consumul de energie este scăzut. Majoritatea reacțiilor sunt efectuate în medii cu temperatură medie până la joasă, iar condițiile de reacție sunt ușor de controlat. Gama de aplicații este largă și poate îndeplini cerințele de pregătire a diferitelor forme de materiale; În al treilea rând, presiunea poluării mediului este scăzută și este relativ prietenoasă pentru sănătatea operatorilor. Principalele sale dezavantaje sunt că precursorul reacției este ușor afectat de pH-ul mediului, temperatură și timp, iar produsul are un conținut scăzut de oxigen.
Metoda solvotermală folosește solvenți organici ca mediu de reacție, extinzând și mai mult aplicabilitatea metodelor hidrotermale. Datorită diferențelor semnificative de proprietăți fizice și chimice dintre solvenții organici și apă, mecanismul de reacție este mai complex, iar aspectul, structura și dimensiunea produsului sunt mai diverse. Nallappan şi colab. a sintetizat cristale de MoOx cu morfologii diferite de la foaie la nanorod prin controlul timpului de reacție al metodei hidrotermale folosind dialchil sulfat de sodiu ca agent de direcție a cristalelor. Dianwen Hu și colab. materiale compozite sintetizate pe bază de cobalt polioximolibden (CoPMA) și UiO-67 sau care conțin grupări bipiridil (UiO-bpy) folosind metoda solvotermală prin optimizarea condițiilor de sinteză.
2.4 Metoda sol gel
Metoda sol gel este o metodă chimică tradițională de preparare a materialelor funcționale anorganice, care este utilizată pe scară largă în prepararea nanomaterialelor metalice. În 1846, Elbelmen a folosit pentru prima dată această metodă pentru a prepara SiO2, dar utilizarea sa nu era încă matură. Metoda de preparare este, în principal, adăugarea unui activator de ioni de pământ rari în soluția de reacție inițială pentru a face ca solventul să se volatilizeze pentru a face gel, iar gelul preparat primește produsul țintă după tratamentul la temperatură. Fosforul produs prin metoda sol gel are morfologie și caracteristici structurale bune, iar produsul are o dimensiune uniformă mică a particulei, dar luminozitatea sa trebuie îmbunătățită. Procesul de preparare al metodei sol-gel este simplu și ușor de operat, temperatura de reacție este scăzută și performanța de siguranță este ridicată, dar timpul este lung și cantitatea fiecărui tratament este limitată. Gaponenko și colab. a pregătit structura multistrat amorfă BaTiO3/SiO2 prin centrifugare și metoda sol-gel de tratament termic cu transmisivitate și indice de refracție bun și a subliniat că indicele de refracție al filmului BaTiO3 va crește odată cu creșterea concentrației de sol. În 2007, grupul de cercetare al lui Liu L a capturat cu succes complexul Eu3+ion metalic/sensibilizator puternic fluorescent și stabil la lumină în nanocompozite pe bază de silice și gel uscat dopat folosind metoda sol gel. În mai multe combinații de diferiți derivați de sensibilizatori de pământuri rare și șabloane nanoporoase de silice, utilizarea sensibilizatorului de 1,10-fenantrolină (OP) în șablonul de tetraetoxisilan (TEOS) oferă cel mai bun gel uscat dopat cu fluorescență pentru a testa proprietățile spectrale ale Eu3+.
2.5 Metoda de sinteză cu microunde
Metoda de sinteză cu microunde este o nouă metodă de sinteză chimică verde și fără poluare în comparație cu metoda în stare solidă la temperatură înaltă, care este utilizată pe scară largă în sinteza materialelor, în special în domeniul sintezei nanomaterialelor, prezentând un impuls bun de dezvoltare. Microunde este o undă electromagnetică cu o lungime de undă între 1nn și 1m. Metoda cu microunde este procesul prin care particulele microscopice din interiorul materialului de pornire suferă polarizare sub influența intensității câmpului electromagnetic extern. Pe măsură ce direcția câmpului electric de microunde se schimbă, direcția de mișcare și aranjare a dipolilor se schimbă continuu. Răspunsul histerezis al dipolilor, precum și conversia propriei energie termică fără a fi nevoie de ciocnire, frecare și pierderi dielectrice între atomi și molecule, realizează efectul de încălzire. Datorită faptului că încălzirea cu microunde poate încălzi uniform întregul sistem de reacție și poate conduce energia rapid, promovând astfel progresul reacțiilor organice, în comparație cu metodele tradiționale de preparare, metoda de sinteză cu microunde are avantajele vitezei de reacție rapide, siguranței ecologice, mici și uniforme. dimensiunea particulelor materialului și puritate ridicată a fazei. Cu toate acestea, majoritatea rapoartelor folosesc în prezent absorbanți de microunde, cum ar fi pulberea de carbon, Fe3O4 și MnO2 pentru a furniza indirect căldură pentru reacție. Substanțele care sunt ușor absorbite de cuptoarele cu microunde și care pot activa reactanții înșiși necesită o explorare suplimentară. Liu și colab. a combinat metoda co-precipitării cu metoda cu microunde pentru a sintetiza spinel pur LiMn2O4 cu morfologie poroasă și proprietăți bune.
2.6 Metoda de ardere
Metoda de ardere se bazează pe metode tradiționale de încălzire, care utilizează arderea materiei organice pentru a genera produsul țintă după ce soluția este evaporată până la uscare. Gazul generat de arderea materiei organice poate încetini efectiv apariția aglomerării. În comparație cu metoda de încălzire în stare solidă, reduce consumul de energie și este potrivit pentru produse cu cerințe de temperatură de reacție scăzută. Cu toate acestea, procesul de reacție necesită adăugarea de compuși organici, ceea ce crește costul. Această metodă are o capacitate mică de procesare și nu este potrivită pentru producția industrială. Produsul produs prin metoda de ardere are o dimensiune mică și uniformă a particulei, dar din cauza procesului de reacție scurt, pot exista cristale incomplete, care afectează performanța de luminiscență a cristalelor. Anning şi colab. a folosit La2O3, B2O3 și Mg ca materii prime și a folosit sinteza de ardere asistată de sare pentru a produce pulbere de LaB6 în loturi într-o perioadă scurtă de timp.
3. Aplicareaeuropiu de pământuri rarecomplexe în dezvoltarea amprentei
Metoda de afișare cu pulbere este una dintre cele mai clasice și tradiționale metode de afișare a amprentei. În prezent, pulberile care afișează amprentele pot fi împărțite în trei categorii: pulberi tradiționale, precum pulberile magnetice compuse din pulbere fină de fier și pulbere de carbon; Pulberi metalice, cum ar fi pulberea de aur,pulbere de argint, și alte pulberi metalice cu o structură de rețea; Pulbere fluorescentă. Cu toate acestea, pulberile tradiționale au adesea mari dificultăți în afișarea amprentelor digitale sau a amprentelor vechi pe obiecte complexe de fundal și au un anumit efect toxic asupra sănătății utilizatorilor. În ultimii ani, personalul din știință și tehnologie criminală a favorizat din ce în ce mai mult aplicarea materialelor nano fluorescente pentru afișarea amprentelor digitale. Datorită proprietăților luminiscente unice ale Eu3+ și aplicării pe scară largă apământ rarsubstante,europiu de pământuri rarecomplexele nu numai că au devenit un punct fierbinte de cercetare în domeniul științei criminalistice, dar oferă și idei de cercetare mai ample pentru afișarea amprentelor digitale. Cu toate acestea, Eu3+ în lichide sau solide are performanțe slabe de absorbție a luminii și trebuie combinat cu liganzi pentru a sensibiliza și a emite lumină, permițând Eu3+ să prezinte proprietăți de fluorescență mai puternice și mai persistente. În prezent, liganzii utilizați în mod obișnuit includ în principal β-dicetone, acizi carboxilici și săruri carboxilate, polimeri organici, macrocicluri supramoleculare etc. Odată cu cercetarea și aplicarea aprofundată aeuropiu de pământuri rarecomplexe, s-a constatat că în mediile umede, vibrația de coordonare a moleculelor de H2O îneuropiucomplexele pot provoca stingerea luminiscenței. Prin urmare, pentru a obține o selectivitate mai bună și un contrast puternic în afișarea amprentei, trebuie depuse eforturi pentru a studia modul de îmbunătățire a stabilității termice și mecanice aeuropiucomplexe.
În 2007, grupul de cercetare al lui Liu L a fost pionierul introduceriieuropiucomplexe în domeniul afișării amprentelor pentru prima dată în țară și în străinătate. Complexele puternic fluorescente și stabile la lumină Eu3+ioni metalici/sensibilizator capturate prin metoda sol gel pot fi utilizate pentru detectarea potențială a amprentei digitale pe diferite materiale legate de criminalistică, inclusiv folie de aur, sticlă, plastic, hârtie colorată și frunze verzi. Cercetările exploratorii au introdus procesul de preparare, spectrele UV/Vis, caracteristicile fluorescenței și rezultatele etichetării amprentelor digitale ale acestor noi nanocompozite Eu3+/OP/TEOS.
În 2014, Seung Jin Ryu și colab. a format mai întâi un complex Eu3+ ([EuCl2 (Phen) 2 (H2O) 2] Cl · H2O) prin hexahidratclorură de europiu(EuCl3 · 6H2O) și 1-10 fenantrolină (Phen). Prin reacția de schimb ionic dintre ionii de sodiu interstrat șieuropiuS-au obținut ioni complecși, compuși nanohibrizi intercalați (Eu (Phen) 2) 3+- piatră de săpun de litiu sintetizată și Eu (Phen) 2) 3+- montmorillonit natural). Sub excitarea unei lămpi UV la o lungime de undă de 312 nm, cele două complexe nu numai că mențin fenomene de fotoluminiscență caracteristice, dar au și o stabilitate termică, chimică și mecanică mai mare în comparație cu complexele pure Eu3+. Cu toate acestea, datorită absenței ionilor de impurități stinși. cum ar fi fierul din corpul principal al sapunului cu litiu, [Eu (Phen) 2] 3+- litiu steatină are o intensitate de luminiscență mai bună decât [Eu (Phen) 2] 3+- montmorillonitul, iar amprenta arată linii mai clare și un contrast mai puternic cu fundalul. În 2016, V Sharma et al. aluminat de stronțiu sintetizat (SrAl2O4: Eu2+, Dy3+) pulbere nano fluorescentă folosind metoda de ardere. Pulberea este potrivită pentru afișarea amprentelor proaspete și vechi pe obiecte permeabile și nepermeabile, cum ar fi hârtie obișnuită colorată, hârtie de ambalare, folie de aluminiu și discuri optice. Nu numai că prezintă sensibilitate și selectivitate ridicate, dar are și caracteristici puternice și de lungă durată de strălucire. În 2018, Wang și colab. nanoparticule de CaS preparate (ESM-CaS-NP) dopate cueuropiu, samariu, și mangan cu un diametru mediu de 30 nm. Nanoparticulele au fost încapsulate cu liganzi amfifili, permițându-le să fie dispersate uniform în apă fără a-și pierde eficiența fluorescenței; Co-modificarea suprafeței ESM-CaS-NP cu 1-dodeciltiol și acid 11-mercaptondecanoic (Arg-DT)/ MUA@ESM-CaS NPs a rezolvat cu succes problema stingerii fluorescenței în apă și agregării particulelor cauzate de hidroliza particulelor în nanofluorescente. pudra. Această pulbere fluorescentă nu numai că prezintă potențiale amprente pe obiecte cum ar fi folie de aluminiu, plastic, sticlă și plăci ceramice cu sensibilitate ridicată, dar are și o gamă largă de surse de lumină de excitație și nu necesită echipament scump de extracție a imaginii pentru a afișa amprentele. în același an, grupul de cercetare al lui Wang a sintetizat o serie de ternareeuropiucomplecși [Eu (m-MA) 3 (o-Phen)] folosind acid orto, meta și p-metilbenzoic ca prim ligand și ortofenantrolină ca al doilea ligand folosind metoda de precipitare. Sub iradierea cu lumină ultravioletă de 245 nm, potențialele amprente de pe obiecte precum materialele plastice și mărcile comerciale ar putea fi afișate clar. În 2019, Sung Jun Park și colab. YBO3 sintetizat: fosfor Ln3+(Ln=Eu, Tb) prin metoda solvotermală, îmbunătățind în mod eficient detectarea potențială a amprentei digitale și reducând interferența modelului de fundal. În 2020, Prabakaran și colab. a dezvoltat un compozit fluorescent Na [Eu (5,50 DMBP) (phen) 3] · Cl3/D-Dextroză, folosind EuCl3 · 6H20 ca precursor. Na [Eu (5,5 '- DMBP) (phen) 3] Cl3 a fost sintetizat folosind Phen și 5,5' – DMBP printr-o metodă cu solvent fierbinte, iar apoi Na [Eu (5,5 '- DMBP) (phen) 3] Cl3 și D-Dextroză au fost utilizate ca precursori pentru a forma Na [Eu (5,50 DMBP) (phen) 3] · Cl3 prin metoda de adsorbție. 3/D-Complex de dextroză. Prin experimente, compozitul poate afișa clar amprentele digitale pe obiecte precum capace de sticle de plastic, ochelari și moneda sud-africană sub excitația luminii solare de 365 nm sau a luminii ultraviolete, cu un contrast mai mare și o performanță de fluorescență mai stabilă. În 2021, Dan Zhang și colab. proiectat și sintetizat cu succes un nou complex hexanuclear Eu3+ Eu6 (PPA) 18CTP-TPY cu șase locuri de legare, care are o stabilitate termică excelentă la fluorescență (<50 ℃) și poate fi utilizat pentru afișarea amprentei. Cu toate acestea, sunt necesare experimente suplimentare pentru a determina speciile sale invitate potrivite. În 2022, L Brini et al. a sintetizat cu succes Eu: pulbere fluorescentă Y2Sn2O7 prin metoda de co-precipitare și tratament suplimentar de măcinare, care poate dezvălui potențiale amprente digitale pe obiecte din lemn și impermeabile. În același an, grupul de cercetare al lui Wang a sintetizat NaYF4: Yb folosind metoda de sinteză termică cu solvent, miezul Er@YVO4 Eu -material de nanofluorescență de tip coajă, care poate genera fluorescență roșie sub excitația ultravioletă de 254 nm și fluorescență verde strălucitor sub 980 nm de excitație în infraroșu apropiat, realizând afișarea în mod dublu a potențialelor amprente digitale pe oaspete. Potențiala afișare a amprentei pe obiecte precum plăci ceramice, foi de plastic, aliaje de aluminiu, RMB și hârtie cu antet colorată prezintă sensibilitate ridicată, selectivitate, contrast și rezistență puternică la interferența fundalului.
4 Outlook
În ultimii ani, cercetările privindeuropiu de pământuri rarecomplexe a atras multă atenție, datorită proprietăților lor optice și magnetice excelente, cum ar fi intensitatea ridicată a luminiscenței, puritatea ridicată a culorii, durata de viață lungă a fluorescenței, golurile mari de absorbție și emisie de energie și vârfurile înguste de absorbție. Odată cu aprofundarea cercetărilor asupra materialelor din pământuri rare, aplicațiile acestora în diverse domenii precum iluminatul și afișarea, bioștiința, agricultura, industria militară, industria electronică a informațiilor, transmisia optică a informațiilor, anti-contrafacerea prin fluorescență, detectarea fluorescenței etc. devin din ce în ce mai răspândite. Proprietățile optice aleeuropiucomplexele sunt excelente, iar domeniile lor de aplicare se extind treptat. Cu toate acestea, lipsa lor de stabilitate termică, proprietăți mecanice și procesabilitate le va limita aplicațiile practice. Din perspectiva cercetării actuale, cercetarea aplicativă a proprietăților optice aleeuropiucomplexele din domeniul criminalisticii ar trebui să se concentreze în principal pe îmbunătățirea proprietăților optice aleeuropiucomplexe și rezolvarea problemelor particulelor fluorescente predispuse la agregare în medii umede, menținând stabilitatea și eficiența luminiscențeieuropiucomplexe în soluții apoase. În zilele noastre, progresul societății și al științei și tehnologiei a impus cerințe mai mari pentru pregătirea de noi materiale. În timp ce satisface nevoile aplicației, ar trebui să respecte și caracteristicile de design diversificat și costuri reduse. Prin urmare, cercetări suplimentare asupraeuropiucomplexe este de mare importanță pentru dezvoltarea resurselor bogate de pământuri rare ale Chinei și pentru dezvoltarea științei și tehnologiei criminale.
Ora postării: 01-nov-2023