Papilárne vzory na ľudských prstoch zostávajú v podstate nezmenené vo svojej topologickej štruktúre od narodenia, majú rôzne vlastnosti od človeka k človeku a papilárne vzory na každom prste tej istej osoby sú tiež odlišné. Vzor papily na prstoch je ryhovaný a rozložený s mnohými potnými pórmi. Ľudské telo neustále vylučuje látky na vodnej báze, ako je pot, a olejové látky, ako je olej. Tieto látky sa pri kontakte prenesú a usadia na predmete a vytvoria na predmete odtlačky. Práve kvôli jedinečným vlastnostiam odtlačkov rúk, ako je ich individuálna špecifickosť, celoživotná stabilita a reflexná povaha dotykových značiek, sa odtlačky prstov stali uznávaným symbolom vyšetrovania trestných činov a rozpoznávania osobnej identity od prvého použitia odtlačkov prstov na osobnú identifikáciu. koncom 19. storočia.
Na mieste činu, okrem trojrozmerných a plochých farebných odtlačkov prstov, je výskyt potenciálnych odtlačkov prstov najvyšší. Potenciálne odtlačky prstov zvyčajne vyžadujú vizuálne spracovanie prostredníctvom fyzikálnych alebo chemických reakcií. Bežné potenciálne metódy vývoja odtlačkov prstov zahŕňajú najmä optický vývoj, vývoj prášku a chemický vývoj. Spomedzi nich je vývoj prášku uprednostňovaný základnými jednotkami kvôli jednoduchej prevádzke a nízkym nákladom. Obmedzenia tradičného zobrazovania odtlačkov prstov na báze prášku však už nevyhovujú potrebám kriminálnych technikov, ako sú zložité a rôznorodé farby a materiály objektu na mieste činu a slabý kontrast medzi odtlačkom prsta a farbou pozadia; Veľkosť, tvar, viskozita, pomer zloženia a výkon častíc prášku ovplyvňujú citlivosť vzhľadu prášku; Selektivita tradičných práškov je nízka, najmä zvýšená adsorpcia mokrých predmetov na prášok, čo značne znižuje selektivitu vývoja tradičných práškov. V posledných rokoch pracovníci kriminálnej vedy a techniky neustále skúmajú nové materiály a metódy syntézy, medzi ktoré patrívzácnych zemínluminiscenčné materiály pritiahli pozornosť pracovníkov kriminálnej vedy a techniky vďaka svojim jedinečným luminiscenčným vlastnostiam, vysokému kontrastu, vysokej citlivosti, vysokej selektivite a nízkej toxicite pri aplikácii zobrazenia odtlačkov prstov. Postupne zaplnené 4f orbitály prvkov vzácnych zemín im dodávajú veľmi bohaté energetické hladiny a elektrónové orbitály 5s a 5P vrstiev prvkov vzácnych zemín sú úplne zaplnené. Elektróny vrstvy 4f sú tienené, čo dáva elektrónom vrstvy 4f jedinečný spôsob pohybu. Preto prvky vzácnych zemín vykazujú vynikajúcu fotostabilitu a chemickú stabilitu bez fotobielenia, čím prekonávajú obmedzenia bežne používaných organických farbív. okrem tohovzácnych zemínprvky majú tiež lepšie elektrické a magnetické vlastnosti v porovnaní s inými prvkami. Jedinečné optické vlastnostivzácnych zemínióny, ako je dlhá životnosť fluorescencie, mnohé úzke absorpčné a emisné pásy a veľké medzery v absorpcii a emisii energie, pritiahli širokú pozornosť v súvisiacom výskume zobrazenia odtlačkov prstov.
Medzi početnýmivzácnych zemínprvky,európiumje najčastejšie používaný luminiscenčný materiál. Demarcay, objaviteľ oeurópiumv roku 1900 prvýkrát opísal ostré čiary v absorpčnom spektre roztoku Eu3+in. V roku 1909 Urban opísal katodoluminiscenciu oGd203: Eu3+. V roku 1920 Prandtl prvýkrát zverejnil absorpčné spektrá Eu3+, čím potvrdil De Mareove pozorovania. Absorpčné spektrum Eu3+ je znázornené na obrázku 1. Eu3+ sa zvyčajne nachádza na orbitáli C2, aby sa uľahčil prechod elektrónov z úrovní 5D0 na úrovne 7F2, čím sa uvoľní červená fluorescencia. Eu3+ môže dosiahnuť prechod z elektrónov základného stavu na najnižšiu energetickú hladinu excitovaného stavu v rozsahu vlnových dĺžok viditeľného svetla. Pri excitácii ultrafialového svetla Eu3+ vykazuje silnú červenú fotoluminiscenciu. Tento typ fotoluminiscencie nie je použiteľný len pre Eu3+ ióny dopované v kryštálových substrátoch alebo sklách, ale aj pre komplexy syntetizované seurópiuma organické ligandy. Tieto ligandy môžu slúžiť ako antény na absorbovanie excitačnej luminiscencie a prenos excitačnej energie na vyššie energetické hladiny Eu3+iónov. Najdôležitejšia aplikáciaeurópiumje červený fluorescenčný prášokY203: Eu3+(YOX) je dôležitou súčasťou žiariviek. Excitáciu Eu3+ červeným svetlom možno dosiahnuť nielen ultrafialovým svetlom, ale aj elektrónovým lúčom (katodoluminiscencia), röntgenovým žiarením α alebo β časticami, elektroluminiscenciou, trecou alebo mechanickou luminiscenciou a chemiluminiscenčnými metódami. Vďaka svojim bohatým luminiscenčným vlastnostiam je široko používanou biologickou sondou v oblastiach biomedicínskych alebo biologických vied. V posledných rokoch tiež vzbudil výskumný záujem pracovníkov kriminalistiky a techniky v oblasti forenznej vedy, poskytuje dobrú voľbu na prelomenie obmedzení tradičnej práškovej metódy zobrazovania odtlačkov prstov a má významný význam pri zlepšovaní kontrastu, citlivosť a selektivita zobrazenia odtlačkov prstov.
Obrázok 1 Eu3+absorpčný spektrogram
1, princíp luminiscencieeurópium vzácnych zemínkomplexy
Elektronické konfigurácie základného a excitovaného stavueurópiumióny sú oba typu 4fn. Vďaka vynikajúcemu tieniacemu účinku orbitálov s a d okoloeurópiumióny na orbitáloch 4f, prechody ff zeurópiumióny vykazujú ostré lineárne pásy a relatívne dlhú životnosť fluorescencie. Avšak kvôli nízkej fotoluminiscenčnej účinnosti európiových iónov v oblastiach ultrafialového a viditeľného svetla sa organické ligandy používajú na vytváranie komplexov seurópiumióny na zlepšenie absorpčného koeficientu oblastí ultrafialového a viditeľného svetla. Fluorescencia vyžarovanáeurópiumKomplexy majú nielen jedinečné výhody vysokej intenzity fluorescencie a vysokej čistoty fluorescencie, ale môžu sa tiež zlepšiť využitím vysokej absorpčnej účinnosti organických zlúčenín v oblastiach ultrafialového a viditeľného svetla. Budiaca energia potrebná preeurópiumiónová fotoluminiscencia je vysoká Nedostatok nízkej fluorescenčnej účinnosti. Existujú dva hlavné princípy luminiscencieeurópium vzácnych zemínkomplexy: jedným je fotoluminiscencia, ktorá vyžaduje ligand zeurópiumkomplexy; Ďalším aspektom je, že efekt antény môže zlepšiť citlivosťeurópiumiónová luminiscencia.
Po excitácii vonkajším ultrafialovým alebo viditeľným svetlom sa organický ligand vvzácnych zemínkomplexné prechody zo základného stavu S0 do excitovaného singletového stavu S1. Elektróny excitovaného stavu sú nestabilné a vracajú sa do základného stavu SO žiarením, pričom uvoľňujú energiu pre ligand, aby emitoval fluorescenciu, alebo prerušovane preskakujú do svojho trojitého excitovaného stavu T1 alebo T2 prostredníctvom nežiarivých prostriedkov; Trojité excitované stavy uvoľňujú energiu prostredníctvom žiarenia na produkciu ligandovej fosforescencie alebo na prenos energiekovové európiumióny prostredníctvom nežiarivého intramolekulárneho prenosu energie; Po excitácii prechádzajú ióny európia zo základného stavu do excitovaného stavu aeurópiumióny v excitovanom stave prechádzajú na nízku energetickú hladinu, nakoniec sa vracajú do základného stavu, uvoľňujú energiu a generujú fluorescenciu. Preto zavedením vhodných organických ligandov na interakciuvzácnych zemínióny a senzibilizujú centrálne kovové ióny prostredníctvom nežiarivého prenosu energie v molekulách, fluorescenčný efekt iónov vzácnych zemín sa môže výrazne zvýšiť a požiadavka na externú excitačnú energiu sa môže znížiť. Tento jav je známy ako anténny efekt ligandov. Diagram energetickej hladiny prenosu energie v komplexoch Eu3+ je znázornený na obrázku 2.
V procese prenosu energie z excitovaného stavu tripletu do Eu3+ sa vyžaduje, aby hladina energie excitovaného stavu tripletu ligandu bola vyššia alebo konzistentná s energetickou hladinou excitovaného stavu Eu3+. Keď je však hladina tripletovej energie ligandu oveľa väčšia ako energia najnižšieho excitovaného stavu Eu3+, účinnosť prenosu energie sa tiež výrazne zníži. Keď je rozdiel medzi tripletovým stavom ligandu a najnižším excitovaným stavom Eu3+ malý, intenzita fluorescencie zoslabne vplyvom rýchlosti tepelnej deaktivácie tripletového stavu ligandu. β-diketónové komplexy majú výhody silného UV absorpčného koeficientu, silnej koordinačnej schopnosti, efektívneho prenosu energie svzácnych zemíns a môžu existovať v pevnej aj kvapalnej forme, čo z nich robí jeden z najpoužívanejších ligandovvzácnych zemínkomplexy.
Obrázok 2 Diagram energetickej hladiny prenosu energie v komplexe Eu3+
2. Metóda syntézyEuropium vzácnych zemínKomplexy
2.1 Metóda syntézy v tuhom stave pri vysokej teplote
Vysokoteplotná metóda v tuhom stave je bežne používaná metóda prípravyvzácnych zemínluminiscenčných materiálov a je tiež široko používaný v priemyselnej výrobe. Metóda vysokoteplotnej syntézy v tuhom stave je reakcia rozhraní pevných látok za podmienok vysokej teploty (800-1500 ℃), aby sa vytvorili nové zlúčeniny difúziou alebo transportom pevných atómov alebo iónov. Na prípravu sa používa vysokoteplotná metóda v pevnej fázevzácnych zemínkomplexy. Najprv sa reaktanty zmiešajú v určitom pomere a vhodné množstvo taviva sa pridá do mažiara na dôkladné rozdrvenie, aby sa zabezpečilo rovnomerné premiešanie. Potom sa mleté reaktanty umiestnia do vysokoteplotnej pece na kalcináciu. Počas procesu kalcinácie sa môžu podľa potreby experimentálneho procesu plniť oxidačné, redukčné alebo inertné plyny. Po vysokoteplotnej kalcinácii sa vytvorí matrica so špecifickou kryštálovou štruktúrou, do ktorej sa pridajú ióny vzácnych zemín aktivátora, čím sa vytvorí luminiscenčné centrum. Kalcinovaný komplex musí podstúpiť chladenie, oplachovanie, sušenie, opätovné mletie, kalcináciu a preosievanie pri teplote miestnosti, aby sa získal produkt. Vo všeobecnosti sú potrebné viaceré procesy mletia a kalcinácie. Viacnásobné mletie môže urýchliť rýchlosť reakcie a urobiť reakciu kompletnejšou. Je to preto, že proces mletia zväčšuje kontaktnú plochu reaktantov, čím sa výrazne zlepšuje rýchlosť difúzie a transportu iónov a molekúl v reaktantoch, čím sa zlepšuje účinnosť reakcie. Avšak rôzne časy a teploty kalcinácie budú mať vplyv na štruktúru vytvorenej kryštalickej matrice.
Vysokoteplotná metóda v tuhom stave má výhody jednoduchej procesnej prevádzky, nízkych nákladov a krátkej spotreby času, čo z nej robí vyspelú technológiu prípravy. Avšak hlavné nevýhody vysokoteplotnej metódy v tuhom stave sú: po prvé, požadovaná reakčná teplota je príliš vysoká, čo vyžaduje vysoké vybavenie a nástroje, spotrebúva vysokú energiu a je ťažké kontrolovať morfológiu kryštálov. Morfológia produktu je nerovnomerná a dokonca spôsobuje poškodenie kryštálového stavu, čo ovplyvňuje výkon luminiscencie. Po druhé, nedostatočné mletie sťažuje rovnomerné premiešanie reaktantov a častice kryštálov sú relatívne veľké. V dôsledku manuálneho alebo mechanického mletia sa nečistoty nevyhnutne zmiešajú, aby ovplyvnili luminiscenciu, čo vedie k nízkej čistote produktu. Tretím problémom je nerovnomerná aplikácia náteru a nízka hustota počas procesu nanášania. Lai a kol. syntetizovali sériu jednofázových polychromatických fluorescenčných práškov Sr5 (PO4) 3Cl dopovaných Eu3+ a Tb3+ pomocou tradičnej vysokoteplotnej metódy v tuhom stave. Pri excitácii v blízkosti ultrafialového žiarenia môže fluorescenčný prášok vyladiť luminiscenčnú farbu fosforu z modrej oblasti do zelenej oblasti podľa koncentrácie dopingu, čím sa zlepšujú defekty nízkeho indexu podania farieb a vysokej súvisiacej farebnej teploty v diódach vyžarujúcich biele svetlo. . Vysoká spotreba energie je hlavným problémom pri syntéze fluorescenčných práškov na báze borofosfátu vysokoteplotnou metódou v tuhom stave. V súčasnosti sa čoraz viac vedcov venuje vývoju a hľadaniu vhodných matríc na vyriešenie problému vysokej spotreby energie vysokoteplotnej metódy v tuhom stave. V roku 2015 Hasegawa a spol. dokončili po prvýkrát nízkoteplotnú prípravu fázy Li2NaBP2O8 (LNBP) v tuhom stave pomocou priestorovej skupiny P1 triklinického systému. V roku 2020 Zhu a spol. uviedli nízkoteplotnú cestu syntézy v tuhom stave pre nový fosfor Li2NaBP2O8: Eu3+ (LNBP: Eu), pričom skúmali nízku spotrebu energie a lacnú cestu syntézy anorganických fosforov.
2.2 Metóda zrážania Co
Metóda spoločného zrážania je tiež bežne používaná metóda syntézy „mäkkých chemikálií“ na prípravu luminiscenčných materiálov anorganických vzácnych zemín. Metóda spoločného zrážania zahŕňa pridanie zrážadla k reaktantu, ktorý reaguje s katiónmi v každom reaktante za vzniku zrazeniny alebo hydrolyzuje reaktant za určitých podmienok za vzniku oxidov, hydroxidov, nerozpustných solí atď. Cieľový produkt sa získa filtráciou, pranie, sušenie a iné procesy. Výhody metódy spoločného zrážania sú jednoduchá obsluha, krátka časová spotreba, nízka spotreba energie a vysoká čistota produktu. Jeho najvýznamnejšou výhodou je, že jeho malá veľkosť častíc môže priamo vytvárať nanokryštály. Nevýhody spôsobu spoločného zrážania sú: po prvé, získaný jav agregácie produktu je závažný, čo ovplyvňuje luminiscenčný výkon fluorescenčného materiálu; Po druhé, tvar výrobku je nejasný a ťažko kontrolovateľný; Po tretie, existujú určité požiadavky na výber surovín a podmienky zrážania medzi každým reaktantom by mali byť čo najpodobnejšie alebo identické, čo nie je vhodné na aplikáciu viacerých komponentov systému. K. Petcharoen a kol. syntetizované sférické nanočastice magnetitu s použitím hydroxidu amónneho ako zrážadla a chemickej koprecipitačnej metódy. Kyselina octová a kyselina olejová boli zavedené ako poťahovacie činidlá počas počiatočného štádia kryštalizácie a veľkosť magnetitových nanočastíc sa regulovala v rozsahu 1-40 nm zmenou teploty. Dobre dispergované magnetitové nanočastice vo vodnom roztoku boli získané modifikáciou povrchu zlepšujúcou fenomén aglomerácie častíc v metóde spoločného zrážania. Kee a kol. porovnávali účinky hydrotermálnej metódy a metódy koprecipitácie na tvar, štruktúru a veľkosť častíc Eu-CSH. Poukázali na to, že hydrotermálna metóda generuje nanočastice, zatiaľ čo metóda koprecipitácie generuje submikrónové prizmatické častice. V porovnaní s metódou koprecipitácie hydrotermálna metóda vykazuje vyššiu kryštalinitu a lepšiu intenzitu fotoluminiscencie pri príprave prášku Eu-CSH. JK Han a kol. vyvinuli novú metódu spoločného zrážania s použitím nevodného rozpúšťadla N,N-dimetylformamidu (DMF) na prípravu (Ba1-xSrx) 2SiO4: Eu2 fosforov s úzkou distribúciou veľkosti a vysokou kvantovou účinnosťou v blízkosti sférických častíc s nano alebo submikrónovou veľkosťou. DMF môže znížiť polymerizačné reakcie a spomaliť rýchlosť reakcie počas procesu zrážania, čím pomáha predchádzať agregácii častíc.
2.3 Metóda hydrotermálnej/rozpúšťadlovej tepelnej syntézy
Hydrotermálna metóda začala v polovici 19. storočia, keď geológovia simulovali prirodzenú mineralizáciu. Začiatkom 20. storočia teória postupne dozrela a v súčasnosti je jednou z najsľubnejších metód roztokovej chémie. Hydrotermálna metóda je proces, pri ktorom sa vodná para alebo vodný roztok používa ako médium (na transport iónov a molekulárnych skupín a prenos tlaku) na dosiahnutie podkritického alebo nadkritického stavu vo vysokoteplotnom a vysokotlakovom uzavretom prostredí (prvý z nich má teplota 100-240 ℃, zatiaľ čo druhá má teplotu až 1000 ℃), urýchľujú rýchlosť hydrolýzy surovín a pri silnej konvekcii ióny a molekulárne skupiny difúziou na nízku teplotu na rekryštalizáciu. Teplota, hodnota pH, reakčný čas, koncentrácia a typ prekurzora počas procesu hydrolýzy ovplyvňujú v rôznej miere rýchlosť reakcie, vzhľad kryštálov, tvar, štruktúru a rýchlosť rastu. Zvýšenie teploty nielenže urýchľuje rozpúšťanie surovín, ale zvyšuje aj účinnú zrážku molekúl na podporu tvorby kryštálov. Rôzne rýchlosti rastu každej kryštálovej roviny v kryštáloch pH sú hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi kryštálovú fázu, veľkosť a morfológiu. Dĺžka reakčného času ovplyvňuje aj rast kryštálov a čím je tento čas dlhší, tým je pre rast kryštálov priaznivejší.
Výhody hydrotermálnej metódy sa prejavujú najmä: po prvé, vysoká kryštálová čistota, žiadne znečistenie nečistotami, úzka distribúcia veľkosti častíc, vysoký výťažok a rôznorodá morfológia produktu; Druhým je, že prevádzkový proces je jednoduchý, náklady sú nízke a spotreba energie je nízka. Väčšina reakcií sa uskutočňuje v prostredí so strednou až nízkou teplotou a reakčné podmienky sa dajú ľahko kontrolovať. Rozsah použitia je široký a môže spĺňať požiadavky na prípravu rôznych foriem materiálov; Po tretie, tlak znečistenia životného prostredia je nízky a je relatívne šetrný k zdraviu operátorov. Jeho hlavnou nevýhodou je, že prekurzor reakcie je ľahko ovplyvnený pH prostredím, teplotou a časom a produkt má nízky obsah kyslíka.
Solvoltermálna metóda využíva organické rozpúšťadlá ako reakčné médium, čím sa ďalej rozširuje použiteľnosť hydrotermálnych metód. V dôsledku významných rozdielov vo fyzikálnych a chemických vlastnostiach medzi organickými rozpúšťadlami a vodou je reakčný mechanizmus zložitejší a vzhľad, štruktúra a veľkosť produktu sú rozmanitejšie. Nallappan a kol. syntetizované kryštály MoOx s rôznymi morfológiami od listu po nanotyč riadením reakčného času hydrotermálnej metódy s použitím dialkylsulfátu sodného ako činidla na usmerňovanie kryštálov. Dianwen Hu a kol. syntetizované kompozitné materiály na báze polyoxymolybdén kobaltu (CoPMA) a UiO-67 alebo obsahujúce bipyridylové skupiny (UiO-bpy) pomocou solvotermálnej metódy optimalizáciou podmienok syntézy.
2.4 Sol gélová metóda
Sol gél metóda je tradičná chemická metóda na prípravu anorganických funkčných materiálov, ktorá je široko používaná pri príprave kovových nanomateriálov. V roku 1846 Elbelmen prvýkrát použil túto metódu na prípravu SiO2, ale jej použitie ešte nebolo zrelé. Spôsob prípravy spočíva hlavne v pridaní aktivátora iónov vzácnych zemín do počiatočného reakčného roztoku, aby sa rozpúšťadlo odparilo, aby sa vytvoril gél, a pripravený gél dostane cieľový produkt po tepelnom spracovaní. Fosfor vyrobený metódou sol gélu má dobré morfologické a štruktúrne charakteristiky a produkt má malú jednotnú veľkosť častíc, ale je potrebné zlepšiť jeho svietivosť. Proces prípravy metódy sol-gel je jednoduchý a ľahko ovládateľný, reakčná teplota je nízka a bezpečnostný výkon je vysoký, ale čas je dlhý a množstvo každého spracovania je obmedzené. Gaponenko a spol. pripravil amorfnú viacvrstvovú štruktúru BaTiO3/SiO2 centrifugáciou a tepelným spracovaním sol-gél metódou s dobrou priepustnosťou a indexom lomu a poukázal na to, že index lomu filmu BaTiO3 sa bude zvyšovať so zvyšujúcou sa koncentráciou sólu. V roku 2007 výskumná skupina Liu L úspešne zachytila vysoko fluorescenčný a na svetle stabilný komplex Eu3+kovový ión/senzibilizátor v nanokompozitoch na báze oxidu kremičitého a dopovanom suchom géli pomocou metódy sol gélu. V niekoľkých kombináciách rôznych derivátov senzibilizátorov vzácnych zemín a nanoporéznych templátov oxidu kremičitého poskytuje použitie 1,10-fenantrolínového (OP) senzibilizátora v tetraetoxysilánovom (TEOS) templáte najlepší fluorescenčne dopovaný suchý gél na testovanie spektrálnych vlastností Eu3+.
2.5 Metóda mikrovlnnej syntézy
Metóda mikrovlnnej syntézy je nová zelená metóda chemickej syntézy bez znečistenia v porovnaní s vysokoteplotnou metódou v tuhom stave, ktorá sa široko používa pri syntéze materiálov, najmä v oblasti syntézy nanomateriálov, pričom vykazuje dobrú dynamiku vývoja. Mikrovlnná rúra je elektromagnetické vlnenie s vlnovou dĺžkou medzi 1nn a 1m. Mikrovlnná metóda je proces, pri ktorom mikroskopické častice vo vnútri východiskového materiálu podliehajú polarizácii pod vplyvom intenzity vonkajšieho elektromagnetického poľa. Pri zmene smeru mikrovlnného elektrického poľa sa pohyb a smer usporiadania dipólov neustále menia. Hysteréznou odozvou dipólov, ako aj premenou ich vlastnej tepelnej energie bez potreby kolízie, trenia a dielektrických strát medzi atómami a molekulami sa dosahuje zahrievací efekt. Vzhľadom na skutočnosť, že mikrovlnný ohrev môže rovnomerne ohrievať celý reakčný systém a rýchlo viesť energiu, čím podporuje priebeh organických reakcií, v porovnaní s tradičnými metódami prípravy má metóda mikrovlnnej syntézy výhody rýchlej reakčnej rýchlosti, zelenej bezpečnosti, malej a rovnomernej veľkosť častíc materiálu a vysoká fázová čistota. Väčšina správ však v súčasnosti používa mikrovlnné absorbéry, ako je uhlíkový prášok, Fe304 a Mn02, aby nepriamo poskytli teplo pre reakciu. Látky, ktoré sú ľahko absorbované mikrovlnami a môžu aktivovať samotné reaktanty, potrebujú ďalší prieskum. Liu a kol. kombinovaná metóda koprecipitácie s mikrovlnnou metódou na syntézu čistého spinelu LiMn2O4 s poréznou morfológiou a dobrými vlastnosťami.
2.6 Spôsob spaľovania
Spôsob spaľovania je založený na tradičných metódach ohrevu, ktoré využívajú spaľovanie organických látok na vytvorenie cieľového produktu po odparení roztoku do sucha. Plyn vznikajúci pri spaľovaní organických látok môže účinne spomaliť vznik aglomerácií. V porovnaní s metódou ohrevu v tuhom stave znižuje spotrebu energie a je vhodný pre produkty s nízkymi požiadavkami na reakčnú teplotu. Reakčný proces však vyžaduje pridanie organických zlúčenín, čo zvyšuje náklady. Táto metóda má malú spracovateľskú kapacitu a nie je vhodná pre priemyselnú výrobu. Produkt vyrobený spaľovacou metódou má malú a jednotnú veľkosť častíc, ale v dôsledku krátkeho reakčného procesu môžu existovať neúplné kryštály, čo ovplyvňuje luminiscenčný výkon kryštálov. Anning a kol. použili La2O3, B2O3 a Mg ako východiskové materiály a použili syntézu s pomocou soli na výrobu prášku LaB6 v dávkach v krátkom časovom období.
3. Aplikáciaeurópium vzácnych zemínkomplexov vo vývoji odtlačkov prstov
Metóda práškového zobrazenia je jednou z najklasickejších a najtradičnejších metód zobrazenia odtlačkov prstov. V súčasnosti možno prášky, ktoré zobrazujú odtlačky prstov, rozdeliť do troch kategórií: tradičné prášky, ako sú magnetické prášky zložené z jemného železného prášku a uhlíkového prášku; Kovové prášky, ako je zlatý prášok,strieborný prášoka iné kovové prášky so sieťovou štruktúrou; Fluorescenčný prášok. Tradičné prášky však majú často veľké problémy so zobrazením odtlačkov prstov alebo starých odtlačkov prstov na zložitých objektoch na pozadí a majú určitý toxický účinok na zdravie používateľov. V posledných rokoch pracovníci kriminálnej vedy a techniky čoraz viac uprednostňovali aplikáciu nano fluorescenčných materiálov na zobrazovanie odtlačkov prstov. Vďaka jedinečným luminiscenčným vlastnostiam Eu3+ a širokému použitiuvzácnych zemínlátky,európium vzácnych zemínkomplexy sa stali nielen hotspotom výskumu v oblasti forenznej vedy, ale poskytujú aj širšie výskumné nápady pre zobrazovanie odtlačkov prstov. Avšak Eu3+ v kvapalinách alebo tuhých látkach má slabú absorpciu svetla a je potrebné ich kombinovať s ligandami, aby senzibilizovali a emitovali svetlo, čo umožňuje Eu3+ vykazovať silnejšie a trvalejšie fluorescenčné vlastnosti. V súčasnosti medzi bežne používané ligandy patria najmä β-diketóny, karboxylové kyseliny a karboxylátové soli, organické polyméry, supramolekulárne makrocykly atď. Vďaka hĺbkovému výskumu a aplikáciieurópium vzácnych zemínkomplexov sa zistilo, že vo vlhkom prostredí dochádza k vibrácii koordinačných molekúl H2O veurópiumkomplexy môžu spôsobiť zhášanie luminiscencie. Preto, aby sa dosiahla lepšia selektivita a silný kontrast v zobrazení odtlačkov prstov, je potrebné vynaložiť úsilie na štúdium toho, ako zlepšiť tepelnú a mechanickú stabilitueurópiumkomplexy.
V roku 2007 bola výskumná skupina Liu L priekopníkom v zavádzaníeurópiumkomplexy do oblasti zobrazovania odtlačkov prstov prvýkrát doma aj v zahraničí. Vysoko fluorescenčné a na svetle stabilné komplexy Eu3+kovový ión/senzibilizátor zachytené metódou sol gél možno použiť na potenciálnu detekciu odtlačkov prstov na rôznych forenzných materiáloch, vrátane zlatej fólie, skla, plastu, farebného papiera a zelených listov. Prieskumný výskum predstavil proces prípravy, UV/Vis spektrá, fluorescenčné charakteristiky a výsledky značenia odtlačkov prstov týchto nových nanokompozitov Eu3+/OP/TEOS.
V roku 2014 Seung Jin Ryu a spol. najprv vytvoril komplex Eu3+ ([EuCl2 (Phen) 2 (H2O) 2] Cl · H2O) pomocou hexahydrátuchlorid európium(EuCl3. 6H20) a 1-10 fenantrolínu (Phen). Prostredníctvom iónomeničovej reakcie medzi medzivrstvovými iónmi sodíka aeurópiumkomplexné ióny, interkalované nano hybridné zlúčeniny (Eu (Phen) 2) 3+- syntetizovaný lítny mydlový kameň a Eu (Phen) 2) 3+- prírodný montmorillonit). Pri excitácii UV lampou pri vlnovej dĺžke 312 nm si tieto dva komplexy nielen zachovávajú charakteristické fotoluminiscenčné javy, ale majú aj vyššiu tepelnú, chemickú a mechanickú stabilitu v porovnaní s čistými komplexmi Eu3+. Avšak vďaka absencii zhášaných iónov nečistôt ako je železo v hlavnom tele lítiového mastenca, [Eu (Phen) 2] 3+- lítiový mastenec má lepšiu intenzitu luminiscencie ako [Eu (Phen) 2] 3+- montmorillonit a odtlačok prsta ukazuje jasnejšie čiary a silnejší kontrast s pozadím. V roku 2016 V Sharma a spol. syntetizovaný nano fluorescenčný prášok hlinitan strontnatý (SrAl2O4: Eu2+, Dy3+) metódou spaľovania. Prášok je vhodný na zobrazenie čerstvých a starých odtlačkov prstov na priepustných a nepriepustných predmetoch, ako je obyčajný farebný papier, baliaci papier, hliníková fólia a optické disky. Vykazuje nielen vysokú citlivosť a selektivitu, ale má aj silné a dlhotrvajúce dosvitové charakteristiky. V roku 2018 Wang a spol. pripravené nanočastice CaS (ESM-CaS-NP) dopovanéeurópium, samáriuma mangán s priemerným priemerom 30 nm. Nanočastice boli zapuzdrené s amfifilnými ligandami, čo im umožnilo rovnomerne dispergovať vo vode bez straty ich fluorescenčnej účinnosti; Komodifikácia povrchu ESM-CaS-NP s 1-dodecyltiolom a 11-merkaptoundekánovou kyselinou (Arg-DT)/MUA@ESM-CaS NP úspešne vyriešila problém zhášania fluorescencie vo vode a agregácie častíc spôsobenej hydrolýzou častíc v nano fluorescencii prášok. Tento fluorescenčný prášok nielenže vykazuje potenciálne odtlačky prstov na predmetoch, ako je hliníková fólia, plast, sklo a keramické dlaždice s vysokou citlivosťou, ale má tiež širokú škálu zdrojov excitačného svetla a nevyžaduje drahé zariadenie na extrakciu obrazu na zobrazenie odtlačkov prstov. V tom istom roku Wangova výskumná skupina syntetizovala sériu ternárnycheurópiumkomplexy [Eu (m-MA) 3 (o-Phen)] s použitím kyseliny orto, meta a p-metylbenzoovej ako prvého ligandu a ortofenantrolínu ako druhého ligandu s použitím zrážacej metódy. Pri 245nm ultrafialovom žiarení by sa dali jasne zobraziť potenciálne odtlačky prstov na predmetoch, ako sú plasty a ochranné známky. V roku 2019 Sung Jun Park a spol. syntetizované YBO3: Ln3+ (Ln=Eu, Tb) fosfory prostredníctvom solvotermálnej metódy, ktorá účinne zlepšuje potenciálnu detekciu odtlačkov prstov a znižuje interferenciu vzoru pozadia. V roku 2020 Prabakaran a spol. vyvinul fluorescenčný Na [Eu (5,50 DMBP) (fen) 3] · Cl3/D-dextróza kompozit s použitím EuCl3 · 6H20 ako prekurzora. Na [Eu (5,5'- DMBP) (fen) 3] Cl3 sa syntetizoval pomocou Phen a 5,5' – DMBP metódou horúceho rozpúšťadla a potom Na [Eu (5,5'- DMBP) (fen) 3] Cl3 a D-dextróza sa použili ako prekurzor na vytvorenie Na [Eu (5,50 DMBP) (fen) 3] · Cl3 cez adsorpčná metóda. 3/D-dextrózový komplex. Prostredníctvom experimentov môže kompozit jasne zobraziť odtlačky prstov na predmetoch, ako sú uzávery plastových fliaš, poháre a juhoafrická mena, pri excitácii 365nm slnečného svetla alebo ultrafialového svetla, s vyšším kontrastom a stabilnejším fluorescenčným výkonom. V roku 2021 Dan Zhang a spol. úspešne navrhol a syntetizoval nový hexánukleárny Eu3+komplex Eu6 (PPA) 18CTP-TPY so šiestimi väzbovými miestami, ktorý má vynikajúcu fluorescenčnú tepelnú stabilitu (<50 ℃) a možno ho použiť na zobrazenie odtlačkov prstov. Na určenie vhodného hosťujúceho druhu sú však potrebné ďalšie experimenty. V roku 2022 L Brini a spol. úspešne syntetizoval fluorescenčný prášok Eu: Y2Sn2O7 pomocou metódy spoločného zrážania a ďalšieho spracovania brúsením, ktoré môže odhaliť potenciálne odtlačky prstov na drevených a nepriepustných predmetoch. V tom istom roku Wangova výskumná skupina syntetizovala NaYF4: Yb pomocou metódy tepelnej syntézy rozpúšťadla, jadro Er@YVO4 Eu - nanofluorescenčný materiál typu plášťa, ktorý môže generovať červenú fluorescenciu pri ultrafialovej excitácii 254 nm a svetlozelenú fluorescenciu pri 980nm blízke infračervené budenie, dosiahnutie duálneho režimu zobrazenia potenciálnych odtlačkov prstov na hosťovi. Potenciálne zobrazenie odtlačkov prstov na predmetoch, ako sú keramické dlaždice, plastové fólie, hliníkové zliatiny, RMB a farebný hlavičkový papier, vykazuje vysokú citlivosť, selektivitu, kontrast a silnú odolnosť voči interferencii pozadia.
4 Výhľad
V posledných rokoch sa výskum oeurópium vzácnych zemínkomplexy priťahuje veľkú pozornosť vďaka svojim vynikajúcim optickým a magnetickým vlastnostiam, ako je vysoká intenzita luminiscencie, vysoká čistota farieb, dlhá životnosť fluorescencie, veľké medzery absorpcie energie a emisie a úzke absorpčné vrcholy. S prehlbujúcim sa výskumom materiálov vzácnych zemín sa čoraz viac rozširujú ich aplikácie v rôznych oblastiach, ako je osvetlenie a zobrazovanie, bioveda, poľnohospodárstvo, vojenstvo, elektronický informačný priemysel, optický prenos informácií, fluorescenčný boj proti falšovaniu, detekcia fluorescencie atď. Optické vlastnostieurópiumkomplexy sú vynikajúce a ich aplikačné oblasti sa postupne rozširujú. Avšak ich nedostatočná tepelná stabilita, mechanické vlastnosti a spracovateľnosť budú obmedzovať ich praktické aplikácie. Zo súčasného výskumného hľadiska je aplikačný výskum optických vlastností oeurópiumkomplexy v oblasti forenznej vedy by sa mali zameriavať najmä na zlepšovanie optických vlastností oeurópiumkomplexov a riešenie problémov fluorescenčných častíc, ktoré sú náchylné na agregáciu vo vlhkom prostredí, pri zachovaní stability a účinnosti luminiscencieeurópiumkomplexy vo vodných roztokoch. V dnešnej dobe pokrok spoločnosti a vedy a techniky kladie vyššie požiadavky na prípravu nových materiálov. Pri splnení potrieb aplikácie by mal spĺňať aj charakteristiky diverzifikovaného dizajnu a nízkych nákladov. Preto ďalší výskum naeurópiumkomplexov má veľký význam pre rozvoj bohatých čínskych zdrojov vzácnych zemín a rozvoj kriminálnej vedy a techniky.
Čas uverejnenia: 1. novembra 2023