基于YVO4∶Eu纳米发光材料的足迹增强显现

足迹显现技术一直是刑事科学技术领域中的关键技术之一,也是足迹分析与足迹鉴定的重要前提。本研究在借鉴手印纳米荧光显现技术先进研究成果的基础上,提出了基于YVO₄∶Eu纳米发光材料的足迹增强显现技术,旨在改善提升足迹的显现效果。以稀土硝酸盐和原钒酸钠为原料、柠檬酸三钠为表面修饰剂,利用水热法合成出适于足迹显现的YVO₄∶Eu纳米发光材料。采用透射电子显微镜、X射线衍射谱、紫外可见吸收光谱、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱对该纳米发光材料的微观形貌、晶体结构、吸收性质、发光性能、表面基团进行表征。所合成的YVO₄∶Eu纳米发光材料其微观形貌为类球形、平均粒径为39.2 nm,其晶体结构为四方晶系,紫外最强吸收波长为257 nm,在254 nm紫外光激发下能够发射614 nm红色可见光,表面为柠檬酸分子修饰。研究最终将YVO₄∶Eu纳米发光材料应用于赤足足迹和穿鞋足迹的增强显现技术,并详细探讨了两种类型足迹的粉末法显现原理。赤足足迹显现结果表明,足迹的形态轮廓分明,乳突纹线连贯,细节特征明显,屈肌褶纹、脱皮、附着物等特征反映明显;穿鞋足迹显现结果表明,足迹的鞋底花纹特征完整明显,以上显现痕迹特征均能够达到足迹检验鉴定的要求。另外,该研究分别探讨了纳米材料的发光性能、颗粒尺寸、微观形貌对于提高足迹显现对比度、灵敏度、选择性的具体作用。该研究提出的基于YVO₄∶Eu纳米发光材料的足迹增强显现技术具有对比度强、灵敏度高、选择性好等一系列显著优势,为稀土发光纳米材料的研究拓展了应用范围,也为足迹显现传统方法的发展提供了创新思路。     

基于荧光光谱方法计算手印显现对比度的研究

潜在手印的显现技术是刑事科学技术领域中极其重要的一项技术。在手印显现工作完成后,研究人员往往依据手印轮廓是否反映完整、乳突纹线是否清晰连贯、细节特征是否反映明显、背景干扰是否影响手印的显现效果。这是一种主观的评价方法,其结果缺乏客观性、准确性和科学性。为客观、科学、全面的定量分析手印显现效果,本研究结合光谱分析手段对手印显现的对比度进行了系统研究,最终实现了对手印显现对比度进行准确的定量评价。首先,提出了荧光类物质显现手印的对比度(Contrast)这一概念,即手印显现信号与客体背景噪声之间的对比差异,该差异由亮度差异(强度因子, Intensity Index,I)和颜色差异(色度因子, Chroma Index,C)共同决定。其次,通过光谱仪器和色度软件对客体、手印显现粉末以及经荧光粉末显现后的手印进行表征,确定了手印显现对比度的量化方法,即色度因子C与强度因子I的常用对数值的乘积。然后,通过视觉效果主观定性分析与光谱分析方法客观定量分析综合评价手印显现的对比度,检验了手印显现对比度计算结果的准确性,成功实现了基于光谱分析方法的手印显现对比度量化。最后,结合光谱分析技术从定量的角度详细分析了手印显现对比度的影响因素,即不同荧光强度、不同荧光颜色以及不同发光机理的荧光粉末对手印显现对比度的影响。实验结果表明,基于光谱分析方法的手印显现对比度量化方法实现了客观、科学、全面的定量评价手印显现效果,并从强度因子和色度因子两个层面上定量分析总结了提高手印显现对比度的途径,为实践应用中手印显现粉末的选择提供了可靠的理论参考。     

LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末的合成及其在指纹无损显现中的应用

采用溶剂热法在水和乙二醇的混合溶剂中合成出了高质量的LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末。然后通过透射电子显微镜(TEM)、粉末X射线衍射(XRD)、荧光光谱(FS)等表征手段分别对稀土纳米荧光粉末的微观形貌、晶体类型、荧光性能进行了表征,合成纳米荧光粉末的形貌为单分散的纳米棒,平均长度为700nm、平均直径为20nm,其晶体结构为单斜LaPO_4晶型,并且在254nm紫外光照射下能够产生较强的绿色荧光。最后将合成的纳米荧光粉末应用于光滑客体表面汗潜指纹的无损显现中,并详细考察了指纹显现的对比度、灵敏度、选择性、背景干扰等指标。实验结果表明,使用LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末显现的指纹在254nm紫外光的激发下能够产生明亮的绿色荧光,指纹乳突纹线部位连贯清晰、细微特征反映明显,指纹与客体之间的对比反差强烈、客体产生的背景干扰较小,因此该显现方法具有较高的对比度、灵敏度和选择性。本显现方法具有操作方法简单、显现效果优良、适用范围广泛等优点。本研究的重要创新之处在于,经LaPO_4∶Ce,Tb纳米荧光粉末显现后的指纹还可以进行后续的DNA提取及检测,这是传统的指纹显现粉末所不能及的。本研究为指纹物证和生物物证这两大物证的同时利用提供了有益参考。     

YVO_4∶Eu纳米荧光材料的合成及其在手印显现中的应用

以聚乙烯亚胺(PEI)为修饰剂,采用水热法合成了荧光强度较高、颗粒粒径较小的YVO4∶Eu纳米荧光材料,并讨论了合成该纳米荧光材料的反应机理。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、荧光光谱(FS)对纳米荧光材料的粒径形貌、晶体结构、表面官能团、荧光性能进行表征,该纳米荧光材料的粒径尺度约为30nm、形貌为单分散的球形、晶体结构为四方YVO4晶型、其表面为PEI修饰,在254nm紫外光的激发下能够发射出较强的红色荧光。将合成的YVO4∶Eu纳米荧光材料应用于常见光滑客体表面汗潜手印的粉末法显现中,并考详细察了手印显现灵敏度、抗背景颜色干扰能力等因素的影响。实验结果显示,经过YVO4∶Eu纳米荧光材料显现的手印在254nm紫外灯照射下能够发射出明亮的红色荧光,手印纹线清晰连贯、细节特征明显、对比反差强烈、背景干扰较小。与传统的荧光粉末显现法相比,该显现方法具有较高的显现灵敏度和较低的背景干扰。     

第1届掺杂纳米材料发光性质学术会议纪要

由中国物理学会发光分会、中国稀土学会发光专业委员会主办，中国科学院激发态物理重点实验室承办，海南大学理工学院协办的第1届掺杂纳米材料发光性质学术会议于2006年11月5～7日在海南省海口市举行。这是国内外举办的首次掺杂纳米发光材料方面的专题学术研讨会。来自全国20个省市49个单位、香港地区（3人）以及美国（2人）、荷兰（1人）的专家学者总计100余人出席了此次会议。会议共收录论文摘要101篇，其中大会邀请报告8篇、分会邀请报告12篇、口头报告36篇、张贴报告45篇。内容涉及到：新型纳米发光材料与新的纳米合成、组装技术；纳米材料发光中的激发态过程；上转换纳米发光材料；纳米材料中的限域效应、表面效应及其诱导的新现象；表面修饰与核壳结构的纳米材料；一维纳米材料线、管及纳米薄膜的结构与发光性质；掺杂纳米材料发光中的新概念、新理论.     

纳米La2(MoO4)3∶Eu/Fe3O4磁性荧光粉末的制备及用于指纹显现的研究

采用水热法和共沉淀法分别合成了纳米La₂(MoO₄)₃∶Eu荧光材料和纳米Fe₃O₄磁性材料,并利用透射电子显微镜、X射线衍射仪、荧光光谱仪表征纳米材料的形貌尺寸、晶体结构、荧光性能。经表征,纳米La₂(MoO₄)₃∶Eu荧光材料的微观形貌为片状结构,晶体结构为四方晶型,其发射光谱中出现了Eu3+的特征发射峰;纳米Fe₃O₄磁性材料的微观形貌为球形颗粒,晶体结构为立方晶型,并具有超顺磁性。然后,将以上两种纳米材料以一定比例混合均匀,制备了具有超顺磁性的La₂(MoO₄)₃∶Eu/Fe₃O₄纳米荧光粉末。经表征,该磁性纳米荧光粉末的微观形貌为片状结构与球形颗粒的混合,其发射峰位置未发生变化,而发光强度有所降低,但仍能够满足指纹显现的需要。最后,将制备的纳米磁性荧光粉末用于显现不同类型客体表面的潜在指纹。显现效果表明,对于光滑客体表面的指纹,使用磁性纳米荧光粉末与纳米荧光粉末的显现效果无明显差异;对于粗糙客体表面的指纹,使用磁性纳米荧光粉末能够清晰显现出指纹的细节特征,其显现效果明显优于普通纳米荧光粉末,并能够有效避免粉末扬尘现象。本研究制备的纳米磁性荧光粉末是一种理想的指纹显现材料,其指纹显现具有背景干扰低、显现效果好、适用范围广、无粉末扬尘等优点,在刑事案件现场具有广阔的应用前景。     

化学成像技术在手印显现和增强中的应用

化学成像技术结合光谱分析和成像技术从而同时获得物质的光谱和空间各点的组成和结构信息。振动光谱方法(红外和拉曼光谱)与成像相结合,具有灵敏、快速、无损检验等优点,能够为检验鉴定提供定性定量的准确信息,近年来在物证鉴定领域获得了重要的应用。手印的显现和增强有多种方法,化学成像技术作为一种潜力巨大的方法可以显现多种客体上的潜在手印而不需要任何前处理。该技术还可以增强用其他方法显现后的手印,使之与背景形成较大反差。随着成像仪器的发展,化学成像技术在手印显现领域的应用将会一步拓展。文章介绍了化学成像技术的基本原理和仪器,综述了化学成像技术在潜在手印的显现和增强方面的具体应用,展望了化学成像技术的发展前景。     

形貌依赖的ZnO阴极射线发光性质研究

采用溶剂热法,通过调节水和乙醇混合液的比例制备了多种形貌的ZnO微米结构。利用扫描电子显微镜（SEM）对ZnO微米结构的形貌及尺寸进行了观察。采用可以实现纳米级微观区域光谱采集的阴极射线发光（CL）技术,对不同形貌的单个粒子的光谱进行精细表征,获得了位置依赖的ZnO阴极射线发光数据。实验结果表明：ZnO材料的发光性质与形貌有关,由于形貌差异导致其局部结晶质量、界面缺陷、表面电荷分布、表面晶面等方面的差异,几种因素共同作用决定其最终的发光性质。     

催化化学发光分析系统研究进展

催化化学发光是分子通过催化剂表面时被氧气氧化过程中产生的一种光辐射现象。在过去的三十几年里,催化化学发光技术发展迅速,特别是在传感器方面快速发展,成为一项新型分析检测技术,在公众安全、排放检测、环境保护等方面发挥了巨大的作用。基于催化发光技术设计的传感器具有检测限低、灵敏度高、快速、仪器简单易操作、易实现小型化,便携等优点,在无机小分子气体及易挥发有机物的分析检测中展现了其独特的优势。应用于催化发光的催化材料发展至今已达上千种,囊括了金属、金属氧化物,非金属氧化物、硫化物、硒化物、金属盐类、有机物、陶瓷玻璃类等各类材料;复合材料的应用丰富了催化材料的种类;纳米新材料的引入为其发展提供了新的契机;材料的形貌等也得以深入研究。催化发光新技术也不断发展,催化发光与其他技术(雾化、分离富集、等离子体等)联用的发展,静态催化发光技术、多级催化发光技术、循环催化发光技术等的开发应用进一步提高了催化法光分析系统的灵敏度与选择性,拓展了催化发光的应用范围。本文综述了近年来催化发光的催化材料、联用技术及其他新技术的发展,并对其发展趋势进行了展望。     

纳米材料修饰电极及其分析应用

当物质的结构单元小到纳米数量级时,会产生独特的常规材料所不具备的优越性能.将纳米材料修饰到电极表面,制得的纳米修饰电极,基于纳米材料独特的性质,能增大修饰电极的电位响应,降低检出限,大大提高检测的灵敏度,可用于分析多种样品,同时还有利于创新性地建立一些新理论、新技术和新方法.     

蔬菜粉末荧光光谱测定及其在手印显现中的应用

对遗留在客体表面的手印进行提取和鉴定是侦破案件的重要依据。对在犯罪现场发现的手印进行固定提取时,首先应该使用没有破坏性的光学无损检验技术。实践表明光学无损检验技术对于绝大部分光滑客体上的手印都能取得很大的反差和较好的纹线细节,而对于光滑度较差的客体上的手印则需要使用有损的物理法和化学法对指印进行固定提取。其中粉末法和熏显法在手印显现中得到了广泛的应用,但是常用的绝大部分粉末和熏显物质对长期从事手印显现的工作人员身体有较大的毒副作用。而且绝大部分常用的荧光粉末需要在紫外线的激发下产生荧光,紫外线激发手印产生荧光的同时也常会激发承痕客体产生很强的背景荧光,进而降低了手印与背景的反差。因此寻找一种成本低廉、无毒无害、操作简单和应用性广泛的手印显现方法是当务之急。研究了三种无毒无害、成本低廉的蔬菜粉末的荧光性能,并且将其应用于手印显现中。首先通过荧光分光光度计测定西蓝花粉末、菠菜粉末和紫菜粉末的荧光激发光谱和荧光发射光谱。通过荧光测定发现,西蓝花粉末的荧光比菠菜粉末和紫菜粉末的荧光强很多,所以选择西蓝花粉末显现犯罪现场常见的疑难客体表面汗潜手印。实验结果表明：（1）西蓝花粉末、菠菜粉末和紫菜粉末都能发出荧光,荧光激发光谱峰值都在417 nm,荧光发射光谱峰值都在678 nm,其中西蓝花粉末发出的荧光最强。（2）将西蓝花粉末用于多色图案干扰的非渗透性和渗透性客体上的汗潜手印的显现中,在415 nm的紫光的照射下能够发出明亮的红色荧光。拍照荧光指印时在镜头前加上透过中心波长为680 nm左右的窄带通干涉滤光镜,结果显示手印纹线与背景反差强烈,纹线清晰连贯,消除背景的干扰。（3）与传统的荧光粉末显现法相比,该显现方法具有较高的显现灵敏度。（4）有些客体背景图案在415 nm的紫光的照射下也有发光,但与西蓝花粉末的非常强的荧光相比,背景的荧光弱得多,所以使得手印与背景之间形成了较大的反差并且纹线的细节特征清晰。（5）粗糙客体上手印的显现也获得了很大的反差,粗糙的背景没有对纹线形成干扰而形成了清晰连贯的纹线。（6）实验中使用的市售的西蓝花粉末具有颗粒细小、吸附能力强等特点,能够促进手印物质与西蓝花粉末之间的选择性吸附,进而进一步提高手印显现的灵敏度。     

基于相位敏感谱域光学相干层析术的潜指纹获取方法

本文提出一种基于相位敏感谱域光学相干层析术 (spectral domain optical coherence tomography, SD-OCT) 的遗留指纹获取方法, 该方法具有非接触、无损、快速和高灵敏度优势. 实验结果显示, 即使在低对比度条件下, 本方法也能较好地再现遗留指纹, 证明相位敏感谱域光学相干层析术可以准确、可靠地识别潜指纹. 关键词： 潜指纹 谱域光学相干层析术 相位敏感     

指纹紫外光谱特性研究及变化规律分析

指纹的唯一性和终身不变性使得指纹可以验证一个人的身份信息,在生物识别领域具有广泛的应用。汗潜指纹对紫外线有着特殊的反射、散射以及荧光特性,所以可以利用紫外波段对汗潜指纹进行提取,并且不污染现场和目标样本。目前对紫外波段的指纹提取已经有着广泛的研究,但对指纹随时间变化的研究较少,一般都是通过化学方法测量汗潜指纹成份含量的变化。研究发现,指纹各个组成成份的紫外光谱特性不同,且这些成份随时间的挥发程度也不一致,利用多通道紫外成像系统对汗潜指纹进行凝视成像,发现各通道成像DN值随时间推移的变化程度并不一样,可通过研究各通道DN值的变化对指纹进行时间分析。首先,利用紫外光谱仪和氙灯,对汗液、酒精、食用油等几种手指容易接触的物质的反射光谱进行研究,得到了这些物质的反射光谱特性。然后,针对这几种类型的指纹,研制了一套多通道紫外成像设备,分别在240~280 nm（通道1）、280~315 nm（通道2）以及315~340 nm（通道3）三个紫外通道对其进行凝视成像,得到清晰的指纹图像,将指纹图像嵴线上码值最高的10个点的平均值进行比较,得到不同通道DN值与时间变化的关系。实验结果发现,汗潜指纹在紫外波段具有良好的成像特性,其成像DN值随时间的推移逐渐降低,其中240~280 nm的通道1中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.62, 0.60和0.59;320~340 nm的通道2中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.57, 0.61和0.60;340~420 nm的通道3中三个指纹在第七天的成像DN值分别降为第一天的0.56, 0.63和0.58。实验结果表明,不同类型的指纹在紫外波段的光谱特性并不一致,成像DN并不相同,且随时间的变化规律也不一样,但指纹成份的挥发具有一定的规律,成像DN值从第一天到第七天降低至60%左右,可以一定程度上反映指纹的挥发性质。结合紫外多通道成像系统,可以很好的研究指纹的变化规律,为刑侦探测中指纹研究提供了一个重要的手段。     

高压下低维材料的光学特性调控

压力作为独立于物质温度和组分的热力学参量,为物质科学的研究和创新提供了新的维度,已成为发展新概念、创造新理论及探索新材料的重要源泉。本文主要概述了作者近年来在高压下低维材料的光学特性调控方面所取得的一些进展。通过压力改变激子结合能和卤素八面体的扭曲行为,实现了低维卤化物钙钛矿纳米材料发光从“0”到“1”的突破,提出了压力诱导发光的概念;通过引入压力效应,利用压力对纳米材料表面配体的调控,改变了表面配体与CdSe量子点的相互作用和能级耦合,促进了Hirshfeld电荷转移,从而实现了CdSe量子点的荧光大幅度增强近一个数量级;借助高压手段调控能带结构,成功实现了CdSe/CdS半导体纳米晶由准Ⅱ型核壳结构向Ⅰ型核壳结构的构型转变。上述工作加深了对发光材料在极端压缩条件下构效关系的深入理解和认识,研究成果为设计和制备具有特定功能的低维材料提供了新方法。     

Facile Synthesis of Carbon Dots from Biomass Material and Multi-Purpose Applications

Selective and sensitive water content measurement in organic solvents is extremely significant for both industrial use and laboratory preparation. Carbon nanodots are promising carbon nanomaterials with unique and novel properties and thus have drawn growing attention. However, the hydrothermal approach for the preparation of carbon dots always uses water as solvent, and consequently, the development of carbon dots from biomass materials for fluorescence detection of water content remains unexplored. Here, carbon dots were prepared from gallic acid via a cheap and facile one-step method. The as-prepared carbon dots present excellent sensitivity and selectivity toward water content and exhibits good linear relationships with water content in range of 0–10%. The carbon dots demonstrated a strong antioxidation capacity and colour-reaction of Fe³⁺ like gallic acid. The carbon dots also showed solid-state lighting.

     

无机纳米发光材料研究展望:如何走出自己的舒适区?

无机纳米发光材料由于其独特的发光性质,具有广泛的应用前景。本文结合作者的科研经历,展望了无机纳米发光材料未来的发展机遇和挑战,聚焦该领域前沿“痛点”和“冷门”,探讨研究工作如何面向国家重大需求。倡议科学家应走出自己的研究舒适区,树立自己的标签性工作,共同推进无机纳米发光材料研究的可持续发展。