稀土上转换发光纳米颗粒在手印显现中的应用研究

赵　赟王宇全王　猛

（1.广东省公安厅刑事技术中心，广东 广州510050；2.中国刑事警察学院痕迹检验技术系，辽宁 沈阳110035；3.痕迹检验鉴定技术公安部重点实验室，辽宁 沈阳110035）

稀土上转换发光纳米颗粒在手印显现中的应用研究

赵赟1王宇全1王猛2，3

（1.广东省公安厅刑事技术中心，广东 广州510050；2.中国刑事警察学院痕迹检验技术系，辽宁 沈阳110035；3.痕迹检验鉴定技术公安部重点实验室，辽宁 沈阳110035）

本研究采用溶剂热法合成了能够在红外光激发下发射出绿色荧光的稀土上转换发光纳米颗粒，并将其作为荧光标记物实现了对一系列光滑客体表面潜在手印的增强显现。结果表明，使用稀土上转换发光纳米颗粒显现的手印具有显现对比度高、背景颜色干扰小、背景荧光干扰低等优点。通过本项研究可以预测，该稀土上转换发光纳米颗粒在实际案件现场中具有广阔的应用前景。

上转换纳米材料手印手印显现

1　前言

在刑事案件现场，犯罪分子所遗留的手印通常是潜在手印。由于潜在手印的视觉对比反差较小，不利于后续的手印分析与鉴定，因此对潜在手印的显现就显得至关重要。在手印显现技术中，粉末显现法具有操作简单、成本低廉、省时高效等优点，被誉为手印显现的经典方法之一。［1］常用于手印显现的粉末有金属粉末、磁性粉末及荧光粉末。虽然上述粉末对于常规情况下的手印显现非常奏效，但是使用传统的显现粉末仍然面临着一些棘手的问题，比如显现对比度低、背景颜色干扰大、自体荧光干扰高等。［2-9］

目前，将上转换发光纳米颗粒应用于手印显现的相关研究已备受关注，上转换发光纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、光化学稳定性好、发光强度高等优点，是对传统显现粉末的良好补充。上转换发光纳米颗粒能够在长波辐射（如红外光）的激发下发射出短波辐射（如可见光），这样既可以提高手印显现灵敏度和对比度，又可以降低客体背景颜色干扰。采用能量较低的红外光作为激发光源不能引起客体产生自体荧光，这样可以有效避免客体自体荧光的干扰。另外，上转换发光纳米颗粒具有发射峰窄、斯托克斯位移大、稳定性能好等优点。因此，上转换发光纳米颗粒相对于传统的手印显现粉末具有许多独特的优势。

本研究首先采用溶剂热法合成出高质量的稀土上转换发光纳米颗粒，然后将其应用于光滑客体表面潜在手印的显现中。研究结果表明，在红外光的照射下，显现的手印纹路清晰、细节特征明显，并且没有出现背景颜色以及客体自体荧光所带来的干扰。

2　实验部分

2.1实验材料

氧化钇、氧化镱、氧化铒、氟化钠、硬脂酸、油酸、氢氧化钠、浓硝酸、无水乙醇，以上化学试剂购自国药集团化学试剂有限公司。

2.2稀土上转换发光纳米颗粒的合成

本研究中使用的手印显现纳米材料来自中国刑事警察学院痕迹检验技术系的最新研发成果。称取一定质量氧化钇、氧化镱和氧化铒于烧杯中，向其中加入适量浓硝酸，加热并搅拌使氧化物粉末溶解形成硝酸盐，继续加热，挥发掉过量硝酸得到稀土硝酸盐粉末。将稀土硝酸盐粉末和一定质量硬脂酸用适量乙醇溶解，并将混合物在78oC下回流。在磁力搅拌下向混合物中缓慢滴加含有一定质量氢氧化钠的乙醇溶液。滴加完毕，继续恒温回流40min，得到白色悬浊液。将悬浊液减压抽滤，洗涤数次，得到的沉淀在60oC干燥箱中烘干12h，得到稀土硬脂酸盐前驱体。向烧杯中加入一定比例的水、乙醇和油酸，搅拌后形成均一溶液。然后向其中加入一定质量稀土硬脂酸盐前驱体和氟化钠，混合物在超声辅助下充分搅拌，形成均一的悬浊液。将此悬浊液转移到水热合成反应釜中，在180oC下反应24h。反应结束后，待体系温度降至室温，打开反应釜外盖，弃上层清液，向烧杯中加入氯仿-乙醇混合溶剂，离心分离产品得白色粉末。将该粉末用水-乙醇混合溶剂洗涤2次。将洗涤后的粉末放入60oC干燥箱向中烘干12h，得到稀土上转换发光纳米颗粒。

2.3上转换发光纳米颗粒用于手印显现

本研究中选取潜在手印的承受客体为光滑客体，包括三类：单一背景颜色的客体、复杂背景颜色的客体、具有强荧光性能的客体。将手洗干净后自然晾干，先在额头部位蘸取少量汗液，在不同客体表面按捺数枚新鲜汗潜手印，待用。用鹳毛刷蘸取少量稀土上转换发光纳米粉末，沿着客体表面手印部位轻轻扫动，当发现手印纹线后，弹掉毛刷上的粉末，然后顺着纹线的流向刷显至纹线清晰为止。将显出的手印样品置于红外光下观察，并用尼康D810型单反相机拍照。

3　结果与讨论

3.1单一背景颜色客体表面潜在手印的显现

首先考察使用稀土上转换发光纳米颗粒显现单一背景颜色客体表面潜在手印的显现效果，故选取透明玻璃、白色瓷砖、不锈钢三种客体。如图1所示（a～c依次为透明玻璃、白色瓷砖、不锈钢），使用稀土上转换发光纳米粉末显现手印在红外光照射下，手印纹线清晰、细节特征明显，与客体背景之间的对比反差较大，具有较强的上转换发光。因此，使用稀土上转换发光纳米粉末显现的手印具有较高的显现对比反差和灵敏度。

图1

3.2复杂背景颜色客体表面潜在手印的显现

然后首先考察使用稀土上转换发光纳米颗粒显现复杂背景颜色客体表面潜在手印的显现效果，故选取大理石、印刷纸、塑料片三种客体。如图2所示（a～c依次为大理石、印刷纸、塑料片），使用稀土上转换发光纳米粉末显现手印在红外光照射下，手印纹线清晰、细节特征明显，与客体背景之间的对比反差较大，具有较强的上转换发光，而并没有复杂背景颜色的干扰。因此，使用稀土上转换发光纳米粉末显现的手印具有较高的显现对比反差和灵敏度，没有受到复杂客体背景颜色的干扰。

图2

3.3具有荧光客体表面潜在手印的显现

最后考察使用稀土上转换发光纳米颗粒显现具有荧光性能客体表面潜在手印的显现效果，故选取人民币、便笺纸、荧光板三种客体。如图3所示（a～c依次为人民币、便笺纸、荧光板），使用稀土上转换发光纳米粉末显现手印在红外光照射下，手印纹线清晰、细节特征明显，与客体背景之间的对比反差较大，具有较强的上转换发光，而并没有客体背景颜色及客体自体荧光的干扰。因此，使用稀土上转换发光纳米粉末显现的手印具有较高的显现对比反差和灵敏度，没有受到客体背景颜色及客体自体荧光的干扰。

图3

4　结论

采用溶剂热法合成出了性能优良的稀土上转换发光纳米颗粒，并将合成的稀土上转换发光纳米颗粒成功用于常见光滑非渗透性客体以及某些渗透性客体表面汗潜手印的粉末法显现。该显现方法除了具备传统粉末显现法操作简便、省时高效、适用性广等优点外，还具有灵敏度高、对比度强、背景颜色干扰低、背景荧光干扰低等优点。

［1］Sodhi G S，Kaur J.Powder Method for Detecting Latent Fingrprints:a Review［J］.Forensic Sci.Int.2001 （120）：172-176.

［2］Sametband M，Shweky I，Banin U，Mandler D，Almog J.Application of Nanoparticles for the Enhancement of Latent Fingerprints［J］.Chem.Commun. 2007：1142-1144.

［3］Becue A，Scoundrianos A，Champod C，Margot P. Fingermark Detection Based on the in Situ Growth of Luminescent Nanoparticles-towards a New Generation of Multimetal Deposition［J］.Forensic Sci.Int.2008 （179）：39-43.

［4］Choi M J，McDonagh A M，Maynard P，Roux C.Metal-Containing Nanoparticles and Nano-Structured Particles in Fingermark Detection［J］.Forensic Sci.Int. 2008（179）：87-97.

［5］Jin Y J，Luo Y J，Li G P，Li J，Wang Y F，Yang R Q，Lu W T.Application of Photoluminescent CdS/ PAMAM Nanocomposites in Fingerprint Detection［J］. Forensic Sci.Int.2008（179）：34-38.

［6］Theaker B J，Hudson K E，Rowell F J.Doped Hydrophobic Silica Nano-and Micro-Particles as Novel Agents for Developing Latent Fingerprints［J］.Forensic Sci.Int.2008（174）：26-34.