Les motifs papillaires des doigts humains restent fondamentalement inchangés dans leur structure topologique depuis la naissance, possédant des caractéristiques différentes d'une personne à l'autre, et les motifs papillaires de chaque doigt d'une même personne sont également différents. Le motif papillaire des doigts est strié et réparti avec de nombreux pores sudoripares. Le corps humain sécrète continuellement des substances à base d’eau comme la sueur et des substances grasses comme l’huile. Ces substances se transféreront et se déposeront sur l'objet lorsqu'elles entreront en contact, formant des impressions sur l'objet. C'est précisément en raison des caractéristiques uniques des empreintes digitales, telles que leur spécificité individuelle, leur stabilité à vie et la nature réfléchissante des marques tactiles, que les empreintes digitales sont devenues un symbole reconnu d'enquête criminelle et de reconnaissance de l'identité personnelle depuis la première utilisation des empreintes digitales pour l'identification personnelle. à la fin du 19e siècle.
Sur les lieux du crime, à l'exception des empreintes digitales tridimensionnelles et aplaties, le taux d'apparition d'empreintes digitales potentielles est le plus élevé. Les empreintes digitales potentielles nécessitent généralement un traitement visuel via des réactions physiques ou chimiques. Les méthodes potentielles courantes de développement d’empreintes digitales comprennent principalement le développement optique, le développement de poudre et le développement chimique. Parmi eux, le développement de poudre est favorisé par les unités de base en raison de sa simplicité d'exploitation et de son faible coût. Cependant, les limites de l'affichage traditionnel des empreintes digitales à base de poudre ne répondent plus aux besoins des techniciens criminels, telles que les couleurs et les matériaux complexes et divers de l'objet sur la scène du crime, et le faible contraste entre l'empreinte digitale et la couleur de fond ; La taille, la forme, la viscosité, le rapport de composition et les performances des particules de poudre affectent la sensibilité de l'apparence de la poudre ; La sélectivité des poudres traditionnelles est médiocre, notamment l'adsorption accrue des objets humides sur la poudre, ce qui réduit considérablement la sélectivité de développement des poudres traditionnelles. Ces dernières années, le personnel des sciences et technologies criminelles a continuellement recherché de nouveaux matériaux et méthodes de synthèse, parmi lesquelsterre rareLes matériaux luminescents ont attiré l'attention du personnel des sciences et technologies criminelles en raison de leurs propriétés luminescentes uniques, de leur contraste élevé, de leur sensibilité élevée, de leur sélectivité élevée et de leur faible toxicité dans l'application de l'affichage des empreintes digitales. Les orbitales 4f progressivement remplies d'éléments de terres rares leur confèrent des niveaux d'énergie très riches, et les orbitales électroniques des couches 5s et 5P des éléments de terres rares sont complètement remplies. Les électrons de la couche 4f sont protégés, ce qui leur confère un mode de mouvement unique. Par conséquent, les éléments des terres rares présentent une excellente photostabilité et stabilité chimique sans photoblanchiment, surmontant ainsi les limites des colorants organiques couramment utilisés. En outre,terre rareLes éléments ont également des propriétés électriques et magnétiques supérieures à celles des autres éléments. Les propriétés optiques uniques deterre rareLes ions, tels qu'une longue durée de vie de fluorescence, de nombreuses bandes étroites d'absorption et d'émission et de grands écarts d'absorption et d'émission d'énergie, ont attiré une large attention dans la recherche connexe sur l'affichage des empreintes digitales.
Parmi de nombreuxterre rareéléments,europiumest le matériau luminescent le plus couramment utilisé. Demarcay, le découvreur deeuropiumen 1900, il a décrit pour la première fois des lignes nettes dans le spectre d'absorption de Eu3+en solution. En 1909, Urban décrit la cathodoluminescence deGd2O3: Eu3+. En 1920, Prandtl publia pour la première fois les spectres d'absorption de Eu3+, confirmant les observations de De Mare. Le spectre d'absorption de Eu3+ est illustré à la figure 1. Eu3+ est généralement situé sur l'orbitale C2 pour faciliter la transition des électrons des niveaux 5D0 à 7F2, libérant ainsi une fluorescence rouge. Eu3+ peut réaliser une transition des électrons de l’état fondamental vers le niveau d’énergie de l’état excité le plus bas dans la plage de longueurs d’onde de la lumière visible. Sous l’excitation de la lumière ultraviolette, Eu3+ présente une forte photoluminescence rouge. Ce type de photoluminescence s'applique non seulement aux ions Eu3+ dopés dans des substrats cristallins ou des verres, mais également aux complexes synthétisés aveceuropiumet des ligands organiques. Ces ligands peuvent servir d’antennes pour absorber la luminescence d’excitation et transférer l’énergie d’excitation vers des niveaux d’énergie plus élevés d’ions Eu3+. L'application la plus importante deeuropiumest la poudre fluorescente rougeY2O3: Eu3+(YOX) est un composant important des lampes fluorescentes. L'excitation de Eu3+ par la lumière rouge peut être obtenue non seulement par la lumière ultraviolette, mais également par un faisceau d'électrons (cathodoluminescence), un rayonnement X γ ou des particules α ou β, l'électroluminescence, la luminescence par friction ou mécanique et les méthodes de chimiluminescence. De par ses riches propriétés luminescentes, c'est une sonde biologique largement utilisée dans les domaines des sciences biomédicales ou biologiques. Ces dernières années, il a également suscité l'intérêt des chercheurs en sciences criminelles et en technologie dans le domaine de la science médico-légale, offrant un bon choix pour briser les limites de la méthode traditionnelle de poudre pour l'affichage des empreintes digitales, et revêt une importance significative dans l'amélioration du contraste. sensibilité et sélectivité de l'affichage des empreintes digitales.
Figure 1 Spectrogramme d’absorption Eu3+
1, principe de luminescence deeuropium de terre rarecomplexes
Les configurations électroniques de l’état fondamental et de l’état excité deeuropiumles ions sont tous deux de type 4fn. En raison de l'excellent effet de protection des orbitales s et d autour dueuropiumions sur les orbitales 4f, les transitions ff deeuropiumles ions présentent des bandes linéaires nettes et des durées de vie de fluorescence relativement longues. Cependant, en raison de la faible efficacité de photoluminescence des ions europium dans les régions de lumière ultraviolette et visible, des ligands organiques sont utilisés pour former des complexes aveceuropiumIons pour améliorer le coefficient d’absorption des régions de lumière ultraviolette et visible. La fluorescence émise pareuropiumLes complexes présentent non seulement les avantages uniques d'une intensité de fluorescence élevée et d'une pureté de fluorescence élevée, mais peuvent également être améliorés en utilisant l'efficacité d'absorption élevée des composés organiques dans les régions de la lumière ultraviolette et visible. L'énergie d'excitation nécessaire poureuropiumLa photoluminescence ionique est élevée. Le déficit de faible efficacité de fluorescence. Il existe deux principes principaux de luminescenceeuropium de terre rarecomplexes : l’un est la photoluminescence, qui nécessite le ligand deeuropiumcomplexes; Un autre aspect est que l'effet d'antenne peut améliorer la sensibilité deeuropiumluminescence ionique.
Après avoir été excité par la lumière ultraviolette ou visible externe, le ligand organique duterre raretransitions complexes de l’état fondamental S0 à l’état singulet excité S1. Les électrons de l'état excité sont instables et retournent à l'état fondamental S0 par rayonnement, libérant de l'énergie pour que le ligand émette de la fluorescence, ou sautent par intermittence vers son état triple excité T1 ou T2 par des moyens non radiatifs ; Les états triplement excités libèrent de l'énergie par rayonnement pour produire une phosphorescence du ligand ou transférer de l'énergie àmétal européenles ions par transfert d'énergie intramoléculaire non radiatif ; Après avoir été excités, les ions europium passent de l’état fondamental à l’état excité, eteuropiumles ions à l'état excité passent au niveau d'énergie faible, revenant finalement à l'état fondamental, libérant de l'énergie et générant de la fluorescence. Par conséquent, en introduisant des ligands organiques appropriés pour interagir avecterre rareions et sensibilisent les ions métalliques centraux par transfert d'énergie non radiative au sein des molécules, l'effet de fluorescence des ions de terres rares peut être considérablement augmenté et le besoin en énergie d'excitation externe peut être réduit. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet d’antenne des ligands. Le diagramme des niveaux d'énergie du transfert d'énergie dans les complexes Eu3 + est présenté à la figure 2.
Dans le processus de transfert d'énergie de l'état excité du triplet vers Eu3+, le niveau d'énergie de l'état excité du triplet du ligand doit être supérieur ou cohérent avec le niveau d'énergie de l'état excité Eu3+. Mais lorsque le niveau d’énergie du triplet du ligand est bien supérieur à l’énergie de l’état excité le plus bas de Eu3+, l’efficacité du transfert d’énergie sera également considérablement réduite. Lorsque la différence entre l’état triplet du ligand et l’état excité le plus bas de Eu3+ est faible, l’intensité de fluorescence s’affaiblit en raison de l’influence du taux de désactivation thermique de l’état triplet du ligand. Les complexes β-Dicétone présentent les avantages d'un fort coefficient d'absorption UV, d'une forte capacité de coordination et d'un transfert d'énergie efficace avecterre rares, et peuvent exister sous forme solide et liquide, ce qui en fait l'un des ligands les plus largement utilisés dansterre rarecomplexes.
Figure 2 Diagramme de niveau d'énergie du transfert d'énergie dans le complexe Eu3+
2. Méthode de synthèse deEuropium de terres raresComplexes
2.1 Méthode de synthèse à l'état solide à haute température
La méthode à l'état solide à haute température est une méthode couramment utilisée pour préparerterre rarematériaux luminescents, et il est également largement utilisé dans la production industrielle. La méthode de synthèse à l'état solide à haute température est la réaction d'interfaces de matière solide dans des conditions de température élevée (800-1 500 ℃) pour générer de nouveaux composés en diffusant ou en transportant des atomes ou des ions solides. La méthode en phase solide à haute température est utilisée pour préparerterre rarecomplexes. Premièrement, les réactifs sont mélangés dans une certaine proportion et une quantité appropriée de flux est ajoutée à un mortier pour un broyage minutieux afin d'assurer un mélange uniforme. Ensuite, les réactifs broyés sont placés dans un four à haute température pour être calcinés. Pendant le processus de calcination, des gaz d'oxydation, de réduction ou inertes peuvent être remplis selon les besoins du processus expérimental. Après calcination à haute température, une matrice avec une structure cristalline spécifique se forme et les ions de terres rares activateurs y sont ajoutés pour former un centre luminescent. Le complexe calciné doit subir un refroidissement, un rinçage, un séchage, un nouveau broyage, une calcination et un criblage à température ambiante pour obtenir le produit. Généralement, plusieurs processus de broyage et de calcination sont nécessaires. Un broyage multiple peut accélérer la vitesse de réaction et rendre la réaction plus complète. En effet, le processus de broyage augmente la surface de contact des réactifs, améliorant considérablement la vitesse de diffusion et de transport des ions et des molécules dans les réactifs, améliorant ainsi l'efficacité de la réaction. Cependant, des durées et des températures de calcination différentes auront un impact sur la structure de la matrice cristalline formée.
La méthode à l'état solide à haute température présente les avantages d'un fonctionnement simple, d'un faible coût et d'une courte consommation de temps, ce qui en fait une technologie de préparation mature. Cependant, les principaux inconvénients de la méthode à l'état solide à haute température sont les suivants : premièrement, la température de réaction requise est trop élevée, ce qui nécessite des équipements et des instruments élevés, consomme beaucoup d'énergie et est difficile à contrôler la morphologie des cristaux. La morphologie du produit est inégale et endommage même l'état cristallin, affectant les performances de luminescence. Deuxièmement, un broyage insuffisant rend difficile le mélange uniforme des réactifs et les particules cristallines sont relativement grosses. En raison du broyage manuel ou mécanique, les impuretés sont inévitablement mélangées pour affecter la luminescence, ce qui entraîne une faible pureté du produit. Le troisième problème est l’application inégale du revêtement et la faible densité pendant le processus d’application. Lai et coll. synthétisé une série de poudres fluorescentes polychromatiques monophasées Sr5 (PO4) 3Cl dopées avec Eu3+ et Tb3+ en utilisant la méthode traditionnelle à l'état solide à haute température. Sous excitation proche de l'ultraviolet, la poudre fluorescente peut ajuster la couleur de luminescence du phosphore de la région bleue à la région verte en fonction de la concentration de dopage, améliorant ainsi les défauts de faible indice de rendu des couleurs et de température de couleur associée élevée dans les diodes électroluminescentes blanches. . La consommation d'énergie élevée est le principal problème de la synthèse de poudres fluorescentes à base de borophosphate par la méthode à l'état solide à haute température. Actuellement, de plus en plus de chercheurs s'engagent à développer et à rechercher des matrices appropriées pour résoudre le problème de consommation d'énergie élevée des méthodes à l'état solide à haute température. En 2015, Hasegawa et al. terminé la préparation à l'état solide à basse température de la phase Li2NaBP2O8 (LNBP) en utilisant pour la première fois le groupe spatial P1 du système triclinique. En 2020, Zhu et al. ont rapporté une voie de synthèse à l'état solide à basse température pour un nouveau phosphore Li2NaBP2O8 : Eu3+ (LNBP : Eu), explorant une voie de synthèse à faible consommation d'énergie et à faible coût pour les phosphores inorganiques.
2.2 Méthode de précipitation du Co
La méthode de co-précipitation est également une méthode de synthèse « chimique douce » couramment utilisée pour préparer des matériaux luminescents inorganiques de terres rares. La méthode de co-précipitation consiste à ajouter un précipitant au réactif, qui réagit avec les cations de chaque réactif pour former un précipité ou hydrolyse le réactif dans certaines conditions pour former des oxydes, des hydroxydes, des sels insolubles, etc. Le produit cible est obtenu par filtration, lavage, séchage et autres processus. Les avantages de la méthode de co-précipitation sont une opération simple, une courte consommation de temps, une faible consommation d'énergie et une pureté élevée du produit. Son avantage le plus important est que sa petite taille de particules peut générer directement des nanocristaux. Les inconvénients du procédé de co-précipitation sont : d'une part, le phénomène d'agrégation des produits obtenu est sévère, ce qui affecte les performances luminescentes du matériau fluorescent ; Deuxièmement, la forme du produit est floue et difficile à contrôler ; Troisièmement, il existe certaines exigences pour la sélection des matières premières, et les conditions de précipitation entre chaque réactif doivent être aussi similaires ou identiques que possible, ce qui ne convient pas à l'application de plusieurs composants du système. K. Petcharoen et coll. synthèse de nanoparticules de magnétite sphériques en utilisant de l'hydroxyde d'ammonium comme précipitant et une méthode de co-précipitation chimique. L'acide acétique et l'acide oléique ont été introduits comme agents de revêtement au cours de l'étape initiale de cristallisation, et la taille des nanoparticules de magnétite a été contrôlée dans la plage de 1 à 40 nm en modifiant la température. Les nanoparticules de magnétite bien dispersées en solution aqueuse ont été obtenues par modification de surface, améliorant ainsi le phénomène d'agglomération des particules dans la méthode de co-précipitation. Kee et coll. ont comparé les effets de la méthode hydrothermale et de la méthode de co-précipitation sur la forme, la structure et la taille des particules d'Eu-CSH. Ils ont souligné que la méthode hydrothermale génère des nanoparticules, tandis que la méthode de co-précipitation génère des particules prismatiques submicroniques. Par rapport à la méthode de co-précipitation, la méthode hydrothermale présente une cristallinité plus élevée et une meilleure intensité de photoluminescence dans la préparation de poudre d'Eu-CSH. JK Han et coll. développé une nouvelle méthode de co-précipitation utilisant un solvant non aqueux N, N-diméthylformamide (DMF) pour préparer (Ba1-xSrx) 2SiO4 : Eu2 des phosphores avec une distribution de taille étroite et une efficacité quantique élevée à proximité de particules sphériques de taille nanométrique ou submicronique. Le DMF peut réduire les réactions de polymérisation et ralentir la vitesse de réaction pendant le processus de précipitation, contribuant ainsi à prévenir l'agrégation des particules.
2.3 Méthode de synthèse thermique hydrothermale/solvant
La méthode hydrothermale a débuté au milieu du XIXe siècle, lorsque les géologues ont simulé la minéralisation naturelle. Au début du 20e siècle, la théorie a progressivement mûri et constitue aujourd’hui l’une des méthodes de chimie des solutions les plus prometteuses. La méthode hydrothermale est un processus dans lequel de la vapeur d'eau ou une solution aqueuse est utilisée comme milieu (pour transporter des ions et des groupes moléculaires et transférer la pression) pour atteindre un état sous-critique ou supercritique dans un environnement fermé à haute température et haute pression (le premier a une température de 100-240 ℃, tandis que cette dernière a une température allant jusqu'à 1000 ℃), accélère la vitesse de réaction d'hydrolyse des matières premières, et sous une forte convection, les ions et les groupes moléculaires diffuser à basse température pour la recristallisation. La température, la valeur du pH, le temps de réaction, la concentration et le type de précurseur au cours du processus d'hydrolyse affectent la vitesse de réaction, l'apparence des cristaux, la forme, la structure et le taux de croissance à des degrés divers. Une augmentation de la température accélère non seulement la dissolution des matières premières, mais augmente également la collision efficace des molécules pour favoriser la formation de cristaux. Les différents taux de croissance de chaque plan cristallin dans les cristaux de pH sont les principaux facteurs affectant la phase cristalline, la taille et la morphologie. La durée de la réaction affecte également la croissance des cristaux, et plus la durée est longue, plus elle est favorable à la croissance des cristaux.
Les avantages de la méthode hydrothermale se manifestent principalement par : premièrement, une pureté cristalline élevée, aucune pollution par les impuretés, une distribution granulométrique étroite, un rendement élevé et une morphologie diversifiée des produits ; La seconde est que le processus de fonctionnement est simple, le coût est faible et la consommation d'énergie est faible. La plupart des réactions sont effectuées dans des environnements à température moyenne à basse et les conditions de réaction sont faciles à contrôler. La gamme d'applications est large et peut répondre aux exigences de préparation de diverses formes de matériaux ; Troisièmement, la pression de la pollution environnementale est faible et elle est relativement respectueuse de la santé des opérateurs. Ses principaux inconvénients sont que le précurseur de la réaction est facilement affecté par le pH, la température et le temps de l’environnement, et que le produit a une faible teneur en oxygène.
La méthode solvothermique utilise des solvants organiques comme milieu réactionnel, élargissant ainsi l'applicabilité des méthodes hydrothermales. En raison des différences significatives de propriétés physiques et chimiques entre les solvants organiques et l’eau, le mécanisme de réaction est plus complexe et l’apparence, la structure et la taille du produit sont plus diversifiées. Nallappan et coll. synthétisé des cristaux de MoOx avec différentes morphologies, de la feuille au nanorod, en contrôlant le temps de réaction de la méthode hydrothermale en utilisant du sulfate de dialkyle de sodium comme agent directeur des cristaux. Dianwen Hu et coll. synthétisé des matériaux composites à base de polyoxymolybdène cobalt (CoPMA) et d'UiO-67 ou contenant des groupes bipyridyle (UiO-bpy) par méthode solvothermique en optimisant les conditions de synthèse.
2.4 Méthode sol-gel
La méthode sol-gel est une méthode chimique traditionnelle pour préparer des matériaux fonctionnels inorganiques, largement utilisée dans la préparation de nanomatériaux métalliques. En 1846, Elbelmen utilisa pour la première fois cette méthode pour préparer du SiO2, mais son utilisation n’était pas encore mature. La méthode de préparation consiste principalement à ajouter un activateur d'ions de terres rares dans la solution de réaction initiale pour que le solvant se volatilise pour former un gel, et le gel préparé obtient le produit cible après traitement thermique. Le phosphore produit par la méthode sol gel présente de bonnes caractéristiques morphologiques et structurelles, et le produit a une petite taille de particule uniforme, mais sa luminosité doit être améliorée. Le processus de préparation du procédé sol-gel est simple et facile à utiliser, la température de réaction est basse et les performances de sécurité sont élevées, mais le temps est long et la quantité de chaque traitement est limitée. Gaponenko et coll. a préparé une structure multicouche BaTiO3/SiO2 amorphe par centrifugation et méthode sol-gel de traitement thermique avec une bonne transmissivité et un bon indice de réfraction, et a souligné que l'indice de réfraction du film BaTiO3 augmentera avec l'augmentation de la concentration du sol. En 2007, le groupe de recherche de Liu L a réussi à capturer le complexe Eu3+ion métallique/sensibilisateur hautement fluorescent et stable à la lumière dans des nanocomposites à base de silice et un gel sec dopé en utilisant la méthode sol-gel. Dans plusieurs combinaisons de différents dérivés de sensibilisants aux terres rares et de modèles nanoporeux de silice, l’utilisation d’un sensibilisateur à la 1,10-phénanthroline (OP) dans un modèle de tétraéthoxysilane (TEOS) fournit le meilleur gel sec dopé à la fluorescence pour tester les propriétés spectrales de Eu3+.
2.5 Méthode de synthèse par micro-ondes
La méthode de synthèse par micro-ondes est une nouvelle méthode de synthèse chimique verte et sans pollution par rapport à la méthode à l'état solide à haute température, largement utilisée dans la synthèse des matériaux, en particulier dans le domaine de la synthèse des nanomatériaux, montrant une bonne dynamique de développement. Les micro-ondes sont une onde électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 1nn et 1m. La méthode micro-ondes est le processus dans lequel les particules microscopiques à l’intérieur du matériau de départ subissent une polarisation sous l’influence de l’intensité du champ électromagnétique externe. À mesure que la direction du champ électrique micro-ondes change, la direction du mouvement et de la disposition des dipôles change continuellement. La réponse d'hystérésis des dipôles, ainsi que la conversion de leur propre énergie thermique sans nécessité de collision, de frottement et de perte diélectrique entre les atomes et les molécules, permettent d'obtenir l'effet chauffant. En raison du fait que le chauffage par micro-ondes peut chauffer uniformément l'ensemble du système de réaction et conduire l'énergie rapidement, favorisant ainsi la progression des réactions organiques, par rapport aux méthodes de préparation traditionnelles, la méthode de synthèse par micro-ondes présente les avantages d'une vitesse de réaction rapide, d'une sécurité écologique, petite et uniforme. taille des particules du matériau et pureté de phase élevée. Cependant, la plupart des rapports utilisent actuellement des absorbeurs de micro-ondes tels que la poudre de carbone, Fe3O4 et MnO2 pour fournir indirectement de la chaleur à la réaction. Les substances qui sont facilement absorbées par les micro-ondes et peuvent activer les réactifs eux-mêmes nécessitent une exploration plus approfondie. Liu et coll. a combiné la méthode de co-précipitation avec la méthode micro-ondes pour synthétiser du spinelle pur LiMn2O4 avec une morphologie poreuse et de bonnes propriétés.
2.6 Méthode de combustion
La méthode de combustion est basée sur les méthodes de chauffage traditionnelles, qui utilisent la combustion de matières organiques pour générer le produit cible après que la solution soit évaporée à sec. Le gaz généré par la combustion de la matière organique peut effectivement ralentir l'apparition de l'agglomération. Par rapport à la méthode de chauffage à l'état solide, elle réduit la consommation d'énergie et convient aux produits nécessitant de faibles températures de réaction. Cependant, le processus de réaction nécessite l’ajout de composés organiques, ce qui augmente le coût. Cette méthode a une faible capacité de traitement et ne convient pas à la production industrielle. Le produit obtenu par combustion a une taille de particule petite et uniforme, mais en raison du processus de réaction court, il peut y avoir des cristaux incomplets, ce qui affecte les performances de luminescence des cristaux. Anning et coll. utilisé La2O3, B2O3 et Mg comme matières premières et utilisé la synthèse par combustion assistée par sel pour produire de la poudre LaB6 par lots sur une courte période de temps.
3. Application deeuropium de terre rarecomplexes dans le développement des empreintes digitales
La méthode d’affichage de la poudre est l’une des méthodes d’affichage des empreintes digitales les plus classiques et traditionnelles. À l'heure actuelle, les poudres qui affichent les empreintes digitales peuvent être divisées en trois catégories : les poudres traditionnelles, telles que les poudres magnétiques composées de poudre fine de fer et de poudre de carbone ; Les poudres métalliques, comme la poudre d'or,poudre d'argent, et d'autres poudres métalliques avec une structure en réseau ; Poudre fluorescente. Cependant, les poudres traditionnelles ont souvent de grandes difficultés à afficher les empreintes digitales ou les anciennes empreintes digitales sur des objets de fond complexes, et ont un certain effet toxique sur la santé des utilisateurs. Ces dernières années, le personnel des sciences et technologies criminelles a de plus en plus favorisé l’application de matériaux nanofluorescents pour l’affichage des empreintes digitales. En raison des propriétés luminescentes uniques d'Eu3+ et de l'application généralisée deterre raresubstances,europium de terre rareLes complexes sont non seulement devenus un point chaud de la recherche dans le domaine de la science médico-légale, mais fournissent également des idées de recherche plus larges pour l'affichage des empreintes digitales. Cependant, Eu3+ dans les liquides ou les solides a de mauvaises performances d’absorption de la lumière et doit être combiné avec des ligands pour sensibiliser et émettre de la lumière, permettant à Eu3+ de présenter des propriétés de fluorescence plus fortes et plus persistantes. Actuellement, les ligands couramment utilisés comprennent principalement les β-dicétones, les acides carboxyliques et les sels de carboxylate, les polymères organiques, les macrocycles supramoléculaires, etc. Grâce à la recherche approfondie et à l'application deeuropium de terre rarecomplexes, il a été constaté que dans les environnements humides, la vibration des molécules de coordination H2O danseuropiumles complexes peuvent provoquer une extinction de la luminescence. Par conséquent, afin d’obtenir une meilleure sélectivité et un fort contraste dans l’affichage des empreintes digitales, des efforts doivent être déployés pour étudier comment améliorer la stabilité thermique et mécanique deeuropiumcomplexes.
En 2007, le groupe de recherche de Liu L a été le pionnier de l'introductioneuropiumcomplexes dans le domaine de l'affichage des empreintes digitales pour la première fois en Allemagne et à l'étranger. Les complexes ions métalliques/sensibilisateurs Eu3+ hautement fluorescents et stables à la lumière capturés par la méthode sol-gel peuvent être utilisés pour la détection potentielle d'empreintes digitales sur divers matériaux médico-légaux, notamment la feuille d'or, le verre, le plastique, le papier coloré et les feuilles vertes. La recherche exploratoire a introduit le processus de préparation, les spectres UV/Vis, les caractéristiques de fluorescence et les résultats de marquage des empreintes digitales de ces nouveaux nanocomposites Eu3+/OP/TEOS.
En 2014, Seung Jin Ryu et al. a d'abord formé un complexe Eu3+ ([EuCl2 (Phen) 2 (H2O) 2] Cl · H2O) par hexahydratechlorure d'europium(EuCl3 · 6H2O) et 1-10 phénanthroline (Phen). Grâce à la réaction d'échange d'ions entre les ions sodium intercouches eteuropiumDes ions complexes, des composés nano hybrides intercalés (Eu (Phen) 2) 3+- pierre à savon de lithium synthétisée et Eu (Phen) 2) 3+- montmorillonite naturelle) ont été obtenus. Sous excitation d'une lampe UV à une longueur d'onde de 312 nm, les deux complexes maintiennent non seulement des phénomènes de photoluminescence caractéristiques, mais ont également une stabilité thermique, chimique et mécanique supérieure à celle des complexes Eu3+ purs. Cependant, en raison de l'absence d'ions d'impuretés trempés comme le fer dans le corps principal de la stéatite au lithium, [Eu (Phen) 2] 3+- la stéatite au lithium a une meilleure intensité de luminescence que [Eu (Phen) 2] 3+- montmorillonite, et l'empreinte digitale montre des lignes plus claires et un contraste plus fort avec le fond. En 2016, V Sharma et al. poudre nanofluorescente d'aluminate de strontium synthétisée (SrAl2O4 : Eu2+, Dy3+) à l'aide d'une méthode de combustion. La poudre convient à l'affichage d'empreintes digitales fraîches et anciennes sur des objets perméables et non perméables tels que du papier de couleur ordinaire, du papier d'emballage, du papier d'aluminium et des disques optiques. Il présente non seulement une sensibilité et une sélectivité élevées, mais possède également des caractéristiques de rémanence fortes et durables. En 2018, Wang et al. nanoparticules de CaS préparées (ESM-CaS-NP) dopées aveceuropium, samarium, et du manganèse d'un diamètre moyen de 30 nm. Les nanoparticules ont été encapsulées avec des ligands amphiphiles, leur permettant d'être uniformément dispersées dans l'eau sans perdre leur efficacité de fluorescence ; La co-modification de la surface ESM-CaS-NP avec du 1-dodécylthiol et de l'acide 11-mercaptoundécanoïque (Arg-DT)/MUA@ESM-CaS NP a résolu avec succès le problème de l'extinction de la fluorescence dans l'eau et de l'agrégation des particules causée par l'hydrolyse des particules dans le nanofluorescent. poudre. Cette poudre fluorescente présente non seulement des empreintes digitales potentielles sur des objets tels que le papier d'aluminium, le plastique, le verre et les carreaux de céramique avec une sensibilité élevée, mais dispose également d'une large gamme de sources de lumière d'excitation et ne nécessite pas d'équipement d'extraction d'image coûteux pour afficher les empreintes digitales. la même année, le groupe de recherche de Wang a synthétisé une série deeuropiumcomplexes [Eu (m-MA) 3 (o-Phen)] utilisant l'acide ortho, méta et p-méthylbenzoïque comme premier ligand et l'orthophénanthroline comme deuxième ligand en utilisant une méthode de précipitation. Sous une irradiation par une lumière ultraviolette de 245 nm, les empreintes digitales potentielles sur des objets tels que les plastiques et les marques pourraient être clairement affichées. En 2019, Sung Jun Park et al. YBO3 synthétisé : phosphores Ln3+(Ln=Eu, Tb) par une méthode solvothermique, améliorant efficacement la détection potentielle des empreintes digitales et réduisant les interférences des motifs de fond. En 2020, Prabakaran et al. développé un composite fluorescent Na [Eu (5,50 DMBP) (phen) 3] · Cl3/D-Dextrose, en utilisant EuCl3 · 6H20 comme précurseur. Na [Eu (5,5 '- DMBP) (phen) 3] Cl3 a été synthétisé en utilisant Phen et 5,5′ – DMBP par une méthode de solvant chaud, puis Na [Eu (5,5 '- DMBP) (phen) 3] Cl3 et D-Dextrose ont été utilisés comme précurseur pour former Na [Eu (5,50 DMBP) (phen) 3] · Cl3 par une méthode d'adsorption. Complexe 3/D-Dextrose. Grâce à des expériences, le composite peut afficher clairement les empreintes digitales sur des objets tels que des bouchons de bouteilles en plastique, des lunettes et des devises sud-africaines sous l'excitation d'une lumière solaire de 365 nm ou d'une lumière ultraviolette, avec un contraste plus élevé et des performances de fluorescence plus stables. En 2021, Dan Zhang et al. conçu et synthétisé avec succès un nouveau complexe hexanucléaire Eu3+Eu6 (PPA) 18CTP-TPY avec six sites de liaison, qui présente une excellente stabilité thermique de fluorescence (<50 ℃) et peut être utilisé pour l'affichage des empreintes digitales. Cependant, d’autres expériences sont nécessaires pour déterminer les espèces invitées qui lui conviennent. En 2022, L Brini et al. synthétisé avec succès Eu : poudre fluorescente Y2Sn2O7 grâce à une méthode de co-précipitation et un traitement de broyage supplémentaire, qui peut révéler des empreintes digitales potentielles sur des objets en bois et imperméables. La même année, le groupe de recherche de Wang a synthétisé NaYF4 : Yb en utilisant la méthode de synthèse thermique par solvant, Er@YVO4 Eu core -Matériau de nanofluorescence de type coque, qui peut générer une fluorescence rouge sous une excitation ultraviolette de 254 nm et une fluorescence vert vif sous une excitation proche infrarouge de 980 nm, permettant d'obtenir un double mode affichage d’éventuelles empreintes digitales sur le client. L'affichage potentiel des empreintes digitales sur des objets tels que des carreaux de céramique, des feuilles de plastique, des alliages d'aluminium, du RMB et du papier à en-tête coloré présente une sensibilité, une sélectivité, un contraste et une forte résistance aux interférences de fond.
4 Perspectives
Ces dernières années, les recherches sureuropium de terre rareLes complexes ont attiré beaucoup d'attention, grâce à leurs excellentes propriétés optiques et magnétiques telles qu'une intensité de luminescence élevée, une pureté de couleur élevée, une longue durée de vie de fluorescence, de grands écarts d'absorption et d'émission d'énergie et des pics d'absorption étroits. Avec l'approfondissement de la recherche sur les matériaux de terres rares, leurs applications dans divers domaines tels que l'éclairage et l'affichage, les biosciences, l'agriculture, l'armée, l'industrie de l'information électronique, la transmission optique d'informations, l'anti-contrefaçon par fluorescence, la détection de fluorescence, etc. Les propriétés optiques deeuropiumles complexes sont excellents et leurs domaines d'application s'élargissent progressivement. Cependant, leur manque de stabilité thermique, de propriétés mécaniques et de transformabilité limitera leurs applications pratiques. Du point de vue actuel de la recherche, la recherche appliquée aux propriétés optiques deeuropiumles complexes dans le domaine de la médecine légale devraient principalement se concentrer sur l'amélioration des propriétés optiques deseuropiumcomplexes et résoudre les problèmes des particules fluorescentes sujettes à l'agrégation dans des environnements humides, en maintenant la stabilité et l'efficacité de la luminescence deeuropiumcomplexes en solutions aqueuses. De nos jours, les progrès de la société, de la science et de la technologie imposent des exigences plus élevées en matière de préparation de nouveaux matériaux. Tout en répondant aux besoins des applications, il doit également respecter les caractéristiques d’une conception diversifiée et d’un faible coût. Par conséquent, des recherches plus approfondies sureuropiumLes complexes complexes revêtent une grande importance pour le développement des riches ressources de terres rares de la Chine et pour le développement de la science et de la technologie criminelles.
Heure de publication : 01 novembre 2023