Ihmisen sormien papillaarikuviot säilyvät topologisessa rakenteessaan pohjimmiltaan muuttumattomina syntymästä lähtien, ja niillä on erilaisia ominaisuuksia henkilöittäin, ja saman henkilön jokaisen sormen papillaarikuviot ovat myös erilaisia. Sormien papillakuvio on uurteinen ja jakautunut monien hikihuokosten kanssa. Ihmiskeho erittää jatkuvasti vesipohjaisia aineita, kuten hikeä, ja öljyisiä aineita, kuten öljyä. Nämä aineet siirtyvät ja kerrostuvat esineeseen joutuessaan kosketuksiin muodostaen vaikutelmia esineeseen. Juuri kädenjälkien ainutlaatuisten ominaisuuksien, kuten niiden yksilöllisen ominaisuuden, elinikäisen vakauden ja kosketusmerkkien heijastavan luonteen vuoksi sormenjäljistä on tullut tunnustettu rikostutkinnan ja henkilöllisyyden tunnistamisen symboli sen jälkeen, kun sormenjälkiä käytettiin ensimmäisen kerran henkilöiden tunnistamiseen. 1800-luvun lopulla.
Rikospaikalla, lukuun ottamatta kolmiulotteisia ja litteitä värillisiä sormenjälkiä, mahdollisten sormenjälkien esiintyvyys on suurin. Mahdolliset sormenjäljet vaativat yleensä visuaalista käsittelyä fysikaalisten tai kemiallisten reaktioiden avulla. Yleisiä mahdollisia sormenjälkien kehitysmenetelmiä ovat pääasiassa optinen kehitys, jauhekehitys ja kemiallinen kehitys. Niistä ruohonjuuritason yksiköt suosivat jauhekehitystä sen yksinkertaisen toiminnan ja alhaisten kustannusten vuoksi. Perinteisen jauhepohjaisen sormenjälkinäytön rajoitukset eivät kuitenkaan enää vastaa rikosteknikkojen tarpeita, kuten esineen monimutkaiset ja monipuoliset värit ja materiaalit rikospaikalla sekä huono kontrasti sormenjäljen ja taustavärin välillä; Jauhehiukkasten koko, muoto, viskositeetti, koostumussuhde ja suorituskyky vaikuttavat jauheen ulkonäön herkkyyteen; Perinteisten jauheiden selektiivisyys on heikko, erityisesti kosteiden esineiden tehostunut adsorptio jauheeseen, mikä vähentää huomattavasti perinteisten jauheiden kehitysselektiivisyyttä. Viime vuosina rikostieteen ja tekniikan henkilöstö on jatkuvasti tutkinut uusia materiaaleja ja synteesimenetelmiä, mmharvinainen maametalliLuminesoivat materiaalit ovat herättäneet rikostieteen ja teknologian henkilöstön huomion niiden ainutlaatuisten luminoivien ominaisuuksien, suuren kontrastin, korkean herkkyyden, korkean selektiivisyyden ja alhaisen myrkyllisyyden ansiosta sormenjälkinäytön sovelluksissa. Harvinaisten maametallien vähitellen täytetyt 4f-orbitaalit antavat niille erittäin rikkaat energiatasot, ja harvinaisten maametallien elementtien 5s- ja 5P-kerroksen elektroniradat ovat täysin täytettyinä. 4f-kerroksen elektronit on suojattu, mikä antaa 4f-kerroksen elektroneille ainutlaatuisen liiketavan. Siksi harvinaisten maametallien elementeillä on erinomainen fotostabiilisuus ja kemiallinen stabiilisuus ilman valovalkaisua, mikä voittaa yleisesti käytettyjen orgaanisten väriaineiden rajoitukset. Lisäksi,harvinainen maametallielementeillä on myös erinomaiset sähköiset ja magneettiset ominaisuudet verrattuna muihin elementteihin. Ainutlaatuiset optiset ominaisuudetharvinainen maametalliionit, kuten pitkä fluoresenssin käyttöikä, monet kapeat absorptio- ja emissiokaistat sekä suuret energian absorptio- ja emissioraot, ovat herättäneet laajaa huomiota sormenjälkinäytön tutkimuksessa.
Lukuisten joukossaharvinainen maametallielementtejä,europiumon yleisimmin käytetty luminoiva materiaali. Demarcay, löytäjäeuropiumvuonna 1900 kuvasi ensimmäisen kerran teräviä viivoja Eu3+in -liuoksen absorptiospektrissä. Vuonna 1909 Urban kuvaili katodiluminesenssiaGd2O3: Eu3+. Vuonna 1920 Prandtl julkaisi ensimmäisen kerran Eu3+:n absorptiospektrit, mikä vahvisti De Maren havainnot. Eu3+:n absorptiospektri on esitetty kuvassa 1. Eu3+ sijaitsee tavallisesti C2-orbitaalilla helpottamaan elektronien siirtymistä 5D0-tasolta 7F2-tasolle vapauttaen siten punaista fluoresenssia. Eu3+ voi saavuttaa siirtymisen perustilaelektroneista alimmalle virittyneen tilan energiatasolle näkyvän valon aallonpituusalueella. Ultraviolettivalon virityksessä Eu3+ osoittaa voimakasta punaista fotoluminesenssia. Tämän tyyppinen fotoluminesenssi ei sovellu vain kristallisubstraatteihin tai laseihin seostettuihin Eu3+-ioneihin, vaan myös komplekseihin, jotka on syntetisoitueuropiumja orgaaniset ligandit. Nämä ligandit voivat toimia antenneina, jotka absorboivat viritysluminesenssia ja siirtävät viritysenergiaa korkeammille Eu3+-ionien energiatasoille. Tärkein sovelluseuropiumon punainen fluoresoiva jauheY2O3: Eu3+(YOX) on tärkeä osa loistelamppuja. Eu3+:n punaisen valon viritys voidaan saavuttaa ultraviolettivalon lisäksi myös elektronisuihkulla (katodiluminesenssi), röntgen-γ-säteilyllä α tai β hiukkasella, elektroluminesenssilla, kitka- tai mekaanisella luminesenssilla ja kemiluminesenssimenetelmillä. Rikkaiden luminoivien ominaisuuksiensa ansiosta se on laajalti käytetty biologinen koetin biolääketieteen tai biologian tieteiden aloilla. Se on viime vuosina herättänyt myös rikostieteen ja teknologian henkilöstön tutkimuskiinnostusta oikeuslääketieteen alalla, tarjoten hyvän vaihtoehdon murtaa perinteisen jauhemenetelmän rajoitukset sormenjälkien näyttämiseen, ja sillä on merkittävä merkitys kontrastin parantamisessa, sormenjälkinäytön herkkyys ja selektiivisyys.
Kuva 1 Eu3+absorptiospektrogrammi
1, Luminesenssiperiaateharvinaisten maametallien europiumiakomplekseja
Perustilan ja viritystilan elektroniset konfiguraatioteuropiumionit ovat molemmat 4fn-tyyppisiä. S- ja d-orbitaalien erinomaisen suojausvaikutuksen ansiostaeuropiumionit 4f-kiertoradalla, ff-siirtymäteuropiumioneilla on teräviä lineaarisia vyöhykkeitä ja suhteellisen pitkä fluoresenssin elinikä. Kuitenkin johtuen europiumionien alhaisesta fotoluminesenssitehokkuudesta ultravioletti- ja näkyvän valon alueilla, orgaanisia ligandeja käytetään muodostamaan kompleksejaeuropiumioneja parantamaan ultravioletti- ja näkyvän valon alueiden absorptiokerrointa. Säteilemä fluoresenssieuropiumKomplekseilla ei ole vain ainutlaatuisia etuja korkea fluoresenssin intensiteetti ja korkea fluoresenssin puhtaus, vaan niitä voidaan myös parantaa käyttämällä orgaanisten yhdisteiden suurta absorptiotehokkuutta ultravioletti- ja näkyvän valon alueilla. Tarvittava viritysenergiaeuropiumionien fotoluminesenssi on korkea Alhaisen fluoresenssitehokkuuden puute. Luminesenssilla on kaksi pääperiaatettaharvinaisten maametallien europiumiakompleksit: yksi on fotoluminesenssi, joka vaatii ligandineuropiumkompleksit; Toinen näkökohta on, että antenniefekti voi parantaa herkkyyttäeuropiumioniluminesenssi.
Ulkoisen ultraviolettivalon tai näkyvän valon virittämisen jälkeen orgaaninen ligandiharvinainen maametallimonimutkaiset siirtymät perustilasta SO viritettyyn singlettitilaan S1. Viritetyn tilan elektronit ovat epävakaita ja palaavat perustilaan SO säteilyn kautta vapauttaen energiaa ligandin emittoimaan fluoresenssia tai ajoittain hyppäämään kolminkertaisesti virittyneeseen tilaan T1 tai T2 ei-säteilyttävin keinoin; Kolminkertaisesti viritetyt tilat vapauttavat energiaa säteilyn kautta tuottamaan ligandin fosforesenssia tai siirtämään energiaametalli europiumionit ei-säteilyllisen molekyylinsisäisen energiansiirron kautta; Herätyksen jälkeen europiumionit siirtyvät perustilasta viritettyyn tilaan jaeuropiumviritetyssä tilassa olevat ionit siirtyvät alhaiselle energiatasolle, palaavat lopulta perustilaan vapauttaen energiaa ja synnyttäen fluoresenssia. Siksi ottamalla käyttöön sopivia orgaanisia ligandeja vuorovaikutuksessaharvinainen maametalliioneja ja herkistää keskusmetalli-ioneja molekyylien sisällä tapahtuvan ei-säteilyenergiansiirron kautta, harvinaisten maametallien ionien fluoresenssivaikutusta voidaan lisätä huomattavasti ja ulkoisen viritysenergian tarvetta voidaan vähentää. Tämä ilmiö tunnetaan ligandien antennivaikutuksena. Energiatasokaavio energiansiirrosta Eu3+-komplekseissa on esitetty kuvassa 2.
Prosessissa, jossa energiaa siirretään triplettiherätetilasta Eu3+:aan, liganditripletin viritetyn tilan energiatason vaaditaan olevan korkeampi tai yhdenmukainen Eu3+-virittyneen tilan energiatason kanssa. Mutta kun ligandin triplettienergiataso on paljon suurempi kuin Eu3+:n alin virittyneen tilan energia, myös energiansiirtotehokkuus heikkenee huomattavasti. Kun ero ligandin triplettitilan ja Eu3+:n alimman virittyneen tilan välillä on pieni, fluoresenssin intensiteetti heikkenee ligandin triplettitilan termisen deaktivaationopeuden vaikutuksesta. β-diketonikompleksien etuna on vahva UV-absorptiokerroin, vahva koordinaatiokyky, tehokas energiansiirtoharvinainen maametallis, ja ne voivat esiintyä sekä kiinteässä että nestemäisessä muodossa, mikä tekee niistä yhden yleisimmin käytetyistä ligandeistaharvinainen maametallikomplekseja.
Kuva 2 Energiatasokaavio energiansiirrosta Eu3+-kompleksissa
2. SynteesimenetelmäHarvinaisten maametallien europiumKompleksit
2.1 Korkean lämpötilan solid-state-synteesimenetelmä
Korkean lämpötilan solid-state-menetelmä on yleisesti käytetty valmistusmenetelmäharvinainen maametalliluminoivia materiaaleja, ja sitä käytetään laajalti myös teollisessa tuotannossa. Korkean lämpötilan solid-state synteesimenetelmä on kiinteiden aineiden rajapintojen reaktio korkeissa lämpötiloissa (800-1500 ℃) uusien yhdisteiden tuottamiseksi diffuusioimalla tai kuljettamalla kiinteitä atomeja tai ioneja. Valmistuksessa käytetään korkean lämpötilan kiinteäfaasimenetelmääharvinainen maametallikomplekseja. Ensin reagenssit sekoitetaan tietyssä suhteessa ja sopiva määrä juoksutetta lisätään laastiin perusteellista jauhamista varten tasaisen sekoittumisen varmistamiseksi. Sen jälkeen jauhetut lähtöaineet asetetaan korkean lämpötilan uuniin kalsinointia varten. Kalsinointiprosessin aikana voidaan täyttää hapetus-, pelkistys- tai inerttejä kaasuja koeprosessin tarpeiden mukaan. Korkean lämpötilan kalsinoinnin jälkeen muodostuu tietyn kiderakenteen omaava matriisi, johon lisätään aktivaattori harvinaisia maametalli-ioneja luminoivan keskuksen muodostamiseksi. Kalsinoitu kompleksi on jäähdytettävä, huuhdeltava, kuivattava, jauhettava uudelleen, kalsinoitava ja seulottava huoneenlämpötilassa tuotteen saamiseksi. Yleensä tarvitaan useita jauhatus- ja kalsinointiprosesseja. Usein jauhaminen voi nopeuttaa reaktionopeutta ja tehdä reaktiosta täydellisemmän. Tämä johtuu siitä, että jauhatusprosessi lisää reagoivien aineiden kosketuspinta-alaa, mikä parantaa huomattavasti ionien ja molekyylien diffuusio- ja kuljetusnopeutta lähtöaineissa, mikä parantaa reaktion tehokkuutta. Erilaiset kalsinointiajat ja lämpötilat vaikuttavat kuitenkin muodostuvan kidematriisin rakenteeseen.
Korkean lämpötilan solid-state-menetelmän etuna on yksinkertainen prosessitoiminta, alhaiset kustannukset ja lyhyt ajankulutus, mikä tekee siitä kypsän valmistustekniikan. Korkean lämpötilan solid-state-menetelmän tärkeimmät haitat ovat kuitenkin: ensinnäkin vaadittu reaktiolämpötila on liian korkea, mikä vaatii korkeaa laitteistoa ja instrumentteja, kuluttaa paljon energiaa ja on vaikea hallita kiteen morfologiaa. Tuotteen morfologia on epätasainen ja jopa vaurioittaa kidetilaa, mikä vaikuttaa luminesenssin suorituskykyyn. Toiseksi riittämätön jauhatus vaikeuttaa lähtöaineiden tasaista sekoittumista ja kidehiukkaset ovat suhteellisen suuria. Manuaalisesta tai mekaanisesta hionnasta johtuen epäpuhtaudet sekoittuvat väistämättä vaikuttamaan luminesenssiin, mikä johtaa alhaiseen tuotteen puhtauteen. Kolmas ongelma on pinnoitteen epätasainen levitys ja huono tiheys levitysprosessin aikana. Lai et ai. syntetisoi sarjan Sr5 (PO4) 3Cl yksivaiheisia polykromaattisia fluoresoivia jauheita, jotka oli seostettu Eu3+:lla ja Tb3+:lla perinteisellä korkean lämpötilan solid-state-menetelmällä. Lähes ultraviolettiviritteen alaisena fluoresoiva jauhe voi virittää fosforin luminesenssivärin siniseltä alueelta vihreälle dopingpitoisuuden mukaan, mikä parantaa alhaisen värintoistoindeksin ja korkean vastaavan värilämpötilan vikoja valkoisissa valodiodeissa. . Suuri energiankulutus on suurin ongelma boorifosfaattipohjaisten fluoresoivien jauheiden synteesissä korkean lämpötilan solid-state-menetelmällä. Tällä hetkellä yhä useammat tutkijat ovat sitoutuneet kehittämään ja etsimään sopivia matriiseja ratkaisemaan korkean lämpötilan solid-state-menetelmän korkean energiankulutuksen ongelman. Vuonna 2015 Hasegawa et al. suoritti Li2NaBP2O8 (LNBP) -faasin matalan lämpötilan kiinteän olomuodon valmistuksen käyttämällä trikliinisen järjestelmän P1-avaruusryhmää ensimmäistä kertaa. Vuonna 2020 Zhu et al. raportoi matalan lämpötilan solid-state synteesireitistä uudelle Li2NaBP2O8:Eu3+(LNBP:Eu)-loisteaineelle, tutkien pientä energiankulutusta ja edullista synteesireittiä epäorgaanisille loisteaineille.
2.2 Co-saostusmenetelmä
Yhteisaostusmenetelmä on myös yleisesti käytetty "pehmeäkemiallinen" synteesimenetelmä epäorgaanisten harvinaisten maametallien luminoivien materiaalien valmistukseen. Yhteisaostusmenetelmään kuuluu saostusaineen lisääminen lähtöaineeseen, joka reagoi kunkin lähtöaineen kationien kanssa muodostaen sakan tai hydrolysoi reagoivan aineen tietyissä olosuhteissa muodostaen oksideja, hydroksideja, liukenemattomia suoloja jne. Kohdetuote saadaan suodattamalla, pesu, kuivaus ja muut prosessit. Yhteisaostusmenetelmän etuja ovat yksinkertainen käyttö, lyhyt ajankulutus, alhainen energiankulutus ja korkea tuotteen puhtaus. Sen merkittävin etu on, että sen pieni hiukkaskoko voi tuottaa suoraan nanokiteitä. Yhteisaostusmenetelmän haittoja ovat: ensinnäkin saatu tuoteaggregaatioilmiö on vakava, mikä vaikuttaa fluoresoivan materiaalin luminoivaan suorituskykyyn; Toiseksi tuotteen muoto on epäselvä ja vaikeasti hallittavissa; Kolmanneksi raaka-aineiden valinnalle on asetettu tiettyjä vaatimuksia, ja saostusolosuhteiden kunkin lähtöaineen välillä tulee olla mahdollisimman samanlaiset tai identtiset, mikä ei sovellu useiden järjestelmän komponenttien käyttöön. K. Petcharoen et ai. syntetisoi pallomaisia magnetiittinanohiukkasia käyttämällä ammoniumhydroksidia saostusaineena ja kemiallista yhteissaostusmenetelmää. Etikkahappoa ja öljyhappoa lisättiin päällystysaineiksi alkukiteytysvaiheessa, ja magnetiittinanohiukkasten kokoa säädettiin välillä 1-40 nm lämpötilaa muuttamalla. Hyvin dispergoituneet magnetiittinanohiukkaset vesiliuoksessa saatiin pintamodifikaatiolla, mikä paransi hiukkasten agglomeraatioilmiötä yhteissaostusmenetelmässä. Kee et ai. vertaili hydrotermisen menetelmän ja yhteissaostusmenetelmän vaikutuksia Eu-CSH:n muotoon, rakenteeseen ja hiukkaskokoon. He huomauttivat, että hydroterminen menetelmä tuottaa nanopartikkeleita, kun taas co-saostusmenetelmä tuottaa submikronisia prismaattisia hiukkasia. Verrattuna yhteissaostusmenetelmään, hydrotermisellä menetelmällä on korkeampi kiteisyys ja parempi fotoluminesenssiintensiteetti Eu-CSH-jauheen valmistuksessa. JK Han et ai. kehitti uuden yhteissaostusmenetelmän käyttäen vedetöntä liuotinta N, N-dimetyyliformamidia (DMF) (Ba1-xSrx) 2SiO4:Eu2-loisteaineiden valmistamiseksi, joilla on kapea kokojakauma ja korkea kvanttitehokkuus lähellä pallomaisia nano- tai submikronikokoisia hiukkasia. DMF voi vähentää polymerointireaktioita ja hidastaa reaktionopeutta saostusprosessin aikana, mikä auttaa estämään hiukkasten aggregaatiota.
2.3 Hydroterminen/liuotinlämpösynteesimenetelmä
Hydroterminen menetelmä sai alkunsa 1800-luvun puolivälissä, kun geologit simuloivat luonnollista mineralisaatiota. 1900-luvun alussa teoria kypsyi vähitellen ja on tällä hetkellä yksi lupaavimmista liuoskemian menetelmistä. Hydroterminen menetelmä on prosessi, jossa vesihöyryä tai vesiliuosta käytetään väliaineena (ionien ja molekyyliryhmien kuljettamiseen ja paineen siirtoon), jotta saavutetaan alikriittinen tai ylikriittinen tila korkean lämpötilan ja korkean paineen suljetussa ympäristössä (edellinen on lämpötila 100-240 ℃, kun taas jälkimmäisen lämpötila on jopa 1000 ℃), kiihdyttää raaka-aineen hydrolyysireaktionopeutta materiaalit, ja voimakkaassa konvektiossa ionit ja molekyyliryhmät diffundoituvat matalaan lämpötilaan uudelleenkiteytymistä varten. Lämpötila, pH-arvo, reaktioaika, konsentraatio ja esiasteen tyyppi hydrolyysiprosessin aikana vaikuttavat reaktionopeuteen, kiteen ulkonäköön, muotoon, rakenteeseen ja kasvunopeuteen vaihtelevassa määrin. Lämpötilan nousu ei ainoastaan nopeuttaa raaka-aineiden liukenemista, vaan lisää myös molekyylien tehokasta törmäystä kiteiden muodostumisen edistämiseksi. Kunkin kidetason erilaiset kasvunopeudet pH-kiteissä ovat tärkeimmät kidefaasiin, kokoon ja morfologiaan vaikuttavat tekijät. Myös reaktioajan pituus vaikuttaa kiteen kasvuun, ja mitä pidempi aika, sitä edullisempi se on kiteen kasvulle.
Hydrotermisen menetelmän edut ilmenevät pääasiassa: ensinnäkin korkea kidepuhtaus, ei epäpuhtauksien saastumista, kapea hiukkaskokojakautuma, korkea saanto ja monimuotoinen tuotemorfologia; Toinen on, että toimintaprosessi on yksinkertainen, kustannukset ovat alhaiset ja energiankulutus on alhainen. Suurin osa reaktioista suoritetaan keskilämpötilassa tai matalassa lämpötilassa, ja reaktio-olosuhteita on helppo hallita. Käyttöalue on laaja ja se voi täyttää erilaisten materiaalien valmistusvaatimukset; Kolmanneksi ympäristön saastumisen paine on alhainen ja se on suhteellisen ystävällistä toimijoiden terveydelle. Sen päähaittoja ovat, että ympäristön pH, lämpötila ja aika vaikuttavat helposti reaktion esiasteeseen ja tuotteella on alhainen happipitoisuus.
Solvoterminen menetelmä käyttää orgaanisia liuottimia reaktioväliaineena, mikä laajentaa edelleen hydrotermisten menetelmien soveltuvuutta. Orgaanisten liuottimien ja veden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien merkittävien erojen vuoksi reaktiomekanismi on monimutkaisempi ja tuotteen ulkonäkö, rakenne ja koko vaihtelevat. Nallappan et ai. syntetisoi MoOx-kiteitä eri morfologioilla levystä nanosauvaan säätelemällä hydrotermisen menetelmän reaktioaikaa käyttämällä natriumdialkyylisulfaattia kiteitä ohjaavana aineena. Dianwen Hu et ai. syntetisoituja komposiittimateriaaleja, jotka perustuvat polyoksimolybdeenikobolttiin (CoPMA) ja UiO-67:ään tai sisältävät bipyridyyliryhmiä (UiO-bpy) solvotermisellä menetelmällä optimoimalla synteesiolosuhteet.
2.4 Sooligeelimenetelmä
Sooligeelimenetelmä on perinteinen kemiallinen menetelmä epäorgaanisten funktionaalisten materiaalien valmistamiseksi, jota käytetään laajalti metallien nanomateriaalien valmistuksessa. Vuonna 1846 Elbelmen käytti tätä menetelmää ensimmäisen kerran SiO2:n valmistukseen, mutta sen käyttö ei ollut vielä kypsää. Valmistusmenetelmänä on pääasiassa harvinaisten maametallien ioniaktivaattorin lisääminen alkuperäiseen reaktioliuokseen, jotta liuotin haihtuu geelin muodostamiseksi, ja valmistettu geeli saa kohdetuotteen lämpötilakäsittelyn jälkeen. Sooligeelimenetelmällä valmistetulla loisteaineella on hyvät morfologiat ja rakenteelliset ominaisuudet, ja tuotteella on pieni tasainen hiukkaskoko, mutta sen valoisuutta on parannettava. Sooli-geelimenetelmän valmistusprosessi on yksinkertainen ja helppokäyttöinen, reaktiolämpötila on alhainen ja turvallisuussuorituskyky korkea, mutta aika on pitkä ja kunkin käsittelyn määrä on rajoitettu. Gaponenko et ai. valmisti amorfisen BaTiO3/SiO2-monikerroksisen rakenteen sentrifugoinnilla ja lämpökäsittelyllä sooli-geeli -menetelmällä, jolla on hyvä läpäisykyky ja taitekerroin, ja huomautti, että BaTiO3-kalvon taitekerroin kasvaa soolipitoisuuden kasvaessa. Vuonna 2007 Liu L:n tutkimusryhmä vangitsi onnistuneesti erittäin fluoresoivan ja valostabiilin Eu3+metalli-ioni/herkistäjäkompleksin piidioksidipohjaisiin nanokomposiitteihin ja seostettuun kuivageeliin sooligeelimenetelmällä. Useissa harvinaisten maametallien herkistimien ja piidioksidin nanohuokoisten mallien eri johdannaisten yhdistelmissä 1,10-fenantroliini (OP) herkistimen käyttö tetraetoksisilaani (TEOS) templaatissa tarjoaa parhaan fluoresenssiseostetun kuivageelin Eu3+:n spektriominaisuuksien testaamiseen.
2.5 Mikroaaltosynteesimenetelmä
Mikroaaltosynteesimenetelmä on uusi vihreä ja saasteeton kemiallinen synteesimenetelmä verrattuna korkean lämpötilan solid-state-menetelmään, jota käytetään laajalti materiaalisynteesissä, erityisesti nanomateriaalisynteesin alalla ja jolla on hyvä kehitysvauhti. Mikroaaltouuni on sähkömagneettinen aalto, jonka aallonpituus on 1nn ja 1m välillä. Mikroaaltomenetelmä on prosessi, jossa lähtöaineen sisällä olevat mikroskooppiset hiukkaset polarisoituvat ulkoisen sähkömagneettisen kentän voimakkuuden vaikutuksesta. Mikroaaltojen sähkökentän suunnan muuttuessa dipolien liike- ja järjestelysuunta muuttuvat jatkuvasti. Dipolien hystereesivaste sekä niiden oman lämpöenergian muuntaminen ilman törmäystä, kitkaa ja dielektristä häviötä atomien ja molekyylien välillä saavuttaa lämmitysvaikutuksen. Koska mikroaaltokuumennus voi lämmittää tasaisesti koko reaktiojärjestelmää ja johtaa energiaa nopeasti, mikä edistää orgaanisten reaktioiden etenemistä, perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna, mikroaaltosynteesimenetelmän etuna on nopea reaktionopeus, vihreä turvallisuus, pieni ja yhtenäinen. materiaalin hiukkaskoko ja korkea faasipuhtaus. Useimmissa raporteissa käytetään kuitenkin tällä hetkellä mikroaaltoja absorboivia aineita, kuten hiilijauhetta, Fe3O4:a ja MnO2:ta, antamaan epäsuorasti lämpöä reaktiolle. Aineet, jotka mikroaallot imeytyvät helposti ja voivat aktivoida itse lähtöaineet, tarvitsevat lisätutkimusta. Liu et ai. yhdisti yhteissaostusmenetelmän mikroaaltomenetelmään syntetisoidakseen puhdasta spinelliä LiMn2O4:a, jolla on huokoinen morfologia ja hyvät ominaisuudet.
2.6 Polttomenetelmä
Polttomenetelmä perustuu perinteisiin lämmitysmenetelmiin, joissa orgaanisen aineksen poltolla syntyy kohdetuotetta liuoksen kuiviin haihduttamisen jälkeen. Orgaanisen aineen palamisesta syntyvä kaasu voi tehokkaasti hidastaa agglomeroitumista. Puolijohdekuumennusmenetelmään verrattuna se vähentää energiankulutusta ja sopii tuotteille, joilla on alhainen reaktiolämpötilavaatimus. Reaktioprosessi vaatii kuitenkin orgaanisten yhdisteiden lisäämistä, mikä lisää kustannuksia. Tällä menetelmällä on pieni prosessointikapasiteetti, eikä se sovellu teolliseen tuotantoon. Polttomenetelmällä valmistetulla tuotteella on pieni ja tasainen hiukkaskoko, mutta lyhyen reaktioprosessin vuoksi siinä voi olla epätäydellisiä kiteitä, mikä vaikuttaa kiteiden luminesenssikykyyn. Anning et ai. käytti La2O3:a, B2O3:a ja Mg:a lähtöaineina ja käytti suolaavusteista polttosynteesiä LaB6-jauheen tuottamiseksi erissä lyhyessä ajassa.
3. Sovellusharvinaisten maametallien europiumiakomplekseja sormenjälkien kehityksessä
Jauhenäytön menetelmä on yksi klassisimmista ja perinteisimmistä sormenjälkien näyttömenetelmistä. Tällä hetkellä sormenjälkiä näyttävät jauheet voidaan jakaa kolmeen luokkaan: perinteiset jauheet, kuten magneettijauheet, jotka koostuvat hienosta rautajauheesta ja hiilijauheesta; Metallijauheet, kuten kultajauhe,hopea jauheja muut metallijauheet, joilla on verkkorakenne; Fluoresoiva jauhe. Perinteisillä jauheilla on kuitenkin usein suuria vaikeuksia näyttää sormenjälkiä tai vanhoja sormenjälkiä monimutkaisissa taustaobjekteissa, ja niillä on tietty myrkyllinen vaikutus käyttäjien terveyteen. Viime vuosina rikostieteen ja teknologian henkilökunta on suosinut nanofluoresoivien materiaalien käyttöä sormenjälkien näytössä. Eu3+:n ainutlaatuisten luminoivien ominaisuuksien ja laajan käytön ansiostaharvinainen maametalliaineet,harvinaisten maametallien europiumiakomplekseista ei ole tullut vain tutkimuskeskus rikoslääketieteen alalla, vaan ne tarjoavat myös laajempia tutkimusideoita sormenjälkien näyttämiseen. Eu3+:lla nesteissä tai kiinteissä aineissa on kuitenkin huono valon absorptiokyky, ja se on yhdistettävä ligandien kanssa valon herkistymiseksi ja lähettämiseksi, mikä mahdollistaa Eu3+:n voimakkaamman ja kestävämmän fluoresenssiominaisuudet. Tällä hetkellä yleisesti käytettyjä ligandeja ovat pääasiassa β-diketonit, karboksyylihapot ja karboksylaattisuolat, orgaaniset polymeerit, supramolekyyliset makrosyklit jne. Perusteellisen tutkimuksen ja soveltamisen myötäharvinaisten maametallien europiumiakomplekseja, on havaittu, että kosteissa ympäristöissä koordinaatio-H2O-molekyylien värähtelyeuropiumkompleksit voivat aiheuttaa luminesenssisammutuksen. Siksi, jotta sormenjälkinäytössä saavutettaisiin parempi selektiivisyys ja voimakas kontrasti, on tutkittava, miten voidaan parantaa sormenjälkinäytön lämpö- ja mekaanista stabiilisuutta.europiumkomplekseja.
Vuonna 2007 Liu L:n tutkimusryhmä oli esittelyn edelläkävijäeuropiumsormenjälkinäytön alalla ensimmäistä kertaa kotimaassa ja ulkomailla. Sooligeelimenetelmällä vangittuja erittäin fluoresoivia ja valostabiileja Eu3+metalli-ioni/herkistyskomplekseja voidaan käyttää mahdolliseen sormenjälkien havaitsemiseen erilaisissa oikeuslääketieteellisissä materiaaleissa, mukaan lukien kultafolio, lasi, muovi, värillinen paperi ja vihreät lehdet. Tutkiva tutkimus esitteli näiden uusien Eu3+/OP/TEOS-nanokomposiittien valmistusprosessin, UV/Vis-spektrit, fluoresenssiominaisuudet ja sormenjälkimerkinnät.
Vuonna 2014 Seung Jin Ryu et al. muodosti ensin Eu3+ -kompleksin ([EuCl2 (Phen) 2 (H2O) 2] Cl · H2O) heksahydraatillaeuropiumkloridi(EuCl3 · 6H2O) ja 1-10 fenantroliinia (Phen). Ioninvaihtoreaktion kautta välikerrosten natriumionien jaeuropiumsaatiin kompleksisia ioneja, interkaloituja nanohybridiyhdisteitä (Eu (Phen) 2) 3+-syntetisoitu litiumvuulukivi ja Eu (Phen) 2) 3+- luonnollinen montmorilloniitti). Viritettynä UV-lampulla aallonpituudella 312 nm, nämä kaksi kompleksia eivät ainoastaan ylläpidä tyypillisiä fotoluminesenssiilmiöitä, vaan niillä on myös parempi lämpö-, kemiallinen ja mekaaninen stabiilius verrattuna puhtaisiin Eu3+-komplekseihin. Kuitenkin, koska sammutettuja epäpuhtausioneja ei ole. kuten rauta litiumvuolukiven pääosassa, [Eu (Phen) 2] 3+- litium vuolukivellä on parempi luminesenssivoimakkuus kuin [Eu (Phen) 2] 3+- montmorilloniitilla, ja sormenjäljessä näkyy selkeämpiä viivoja ja voimakkaampi kontrasti taustaan nähden. Vuonna 2016 V Sharma et al. syntetisoitu strontiumaluminaatti (SrAl2O4: Eu2+, Dy3+) nanofluoresoiva jauhe polttomenetelmällä. Jauhe soveltuu tuoreiden ja vanhojen sormenjälkien näyttämiseen läpäisevillä ja läpäisemättömillä esineillä, kuten tavallisella värillisellä paperilla, pakkauspaperilla, alumiinifoliolla ja optisilla levyillä. Sillä ei ole vain korkea herkkyys ja selektiivisyys, vaan sillä on myös vahvat ja pitkäkestoiset jälkihehkuominaisuudet. Vuonna 2018 Wang et al. valmistetut CaS-nanohiukkaset (ESM-CaS-NP), jotka on seostettueuropium, samariumja mangaani, jonka keskimääräinen halkaisija on 30 nm. Nanohiukkaset kapseloitiin amfifiilisten ligandien kanssa, mikä mahdollisti niiden tasaisen dispergoinnin veteen menettämättä fluoresenssitehokkuuttaan; ESM-CaS-NP-pinnan yhteismodifiointi 1-dodekyylitiolilla ja 11-merkaptoundekaanihapolla (Arg-DT)/MUA@ESM-CaS NP:illä ratkaisi onnistuneesti fluoresenssin sammumisen vedessä ja hiukkasaggregaation, jonka aiheutti hiukkasten hydrolyysi nanofluoresenssissa jauhe. Tässä fluoresoivassa jauheessa ei ole ainoastaan mahdollisia sormenjälkiä esineissä, kuten alumiinifoliossa, muovissa, lasissa ja keraamisissa laatoissa, joissa on suuri herkkyys, vaan siinä on myös laaja valikoima viritysvalolähteitä, eikä se vaadi kalliita kuvanpoistolaitteita sormenjälkien näyttämiseen. samana vuonna Wangin tutkimusryhmä syntetisoi sarjan kolmikomponenttejaeuropiumkompleksit [Eu (m-MA) 3 (o-Phen)] käyttämällä orto-, meta- ja p-metyylibentsoehappoa ensimmäisenä ligandina ja ortofenantroliinia toisena ligandina käyttäen saostusmenetelmää. 245 nm:n ultraviolettisäteilyn alla mahdolliset sormenjäljet esineissä, kuten muovissa ja tavaramerkeissä, voidaan näyttää selkeästi. Vuonna 2019 Sung Jun Park et al. syntetisoidut YBO3: Ln3+(Ln=Eu, Tb) loisteaineet solvotermisellä menetelmällä, mikä parantaa tehokkaasti mahdollista sormenjälkien tunnistusta ja vähentää taustakuvion häiriöitä. Vuonna 2020 Prabakaran et al. kehitti fluoresoivan Na [Eu (5,50 DMBP) (phen) 3] · Cl3/D-dekstroosikomposiitin käyttämällä EuCl3 · 6H20:a edeltäjänä. Na [Eu (5,5' - DMBP) (phen) 3] Cl3 syntetisoitiin käyttämällä Phen ja 5,5' - DMBP kuumaliuotinmenetelmällä ja sitten Na [Eu (5,5' - DMBP) (phen) 3] Cl3:a ja D-dekstroosia käytettiin esiasteena muodostamaan Na [Eu (5,50 DMBP) (fen) 3] · Cl3 adsorptiomenetelmällä. 3/D-dekstroosikompleksi. Kokeiden avulla komposiitti voi näyttää selkeästi sormenjäljet esineissä, kuten muovipullojen korkissa, laseissa ja Etelä-Afrikan valuutassa 365 nm:n auringonvalon tai ultraviolettivalon virityksessä, suuremmalla kontrastilla ja vakaammalla fluoresenssisuorituskyvyllä. Vuonna 2021 Dan Zhang et al. suunnitteli ja syntetisoi onnistuneesti uuden heksanukleaarisen Eu3+kompleksin Eu6 (PPA) 18CTP-TPY:n, jossa on kuusi sitoutumiskohtaa ja jolla on erinomainen fluoresenssilämpöstabiilisuus (<50 ℃) ja jota voidaan käyttää sormenjälkien näyttämiseen. Lisäkokeita tarvitaan kuitenkin sen sopivan vieraslajin määrittämiseksi. Vuonna 2022 L Brini et al. syntetisoi onnistuneesti Eu: Y2Sn2O7 fluoresoivan jauheen yhteissaostusmenetelmän ja jatkohiontakäsittelyn avulla, mikä voi paljastaa mahdollisia sormenjälkiä puisissa ja läpäisemättömissä esineissä. Samana vuonna Wangin tutkimusryhmä syntetisoi NaYF4: Yb:n liuotinlämpösynteesimenetelmällä, Er@YVO4 Eu -ytimen -kuorityyppinen nanofluoresenssimateriaali, joka voi tuottaa punaista fluoresenssia 254nm ultraviolettisäteilyn alla heräte ja kirkkaan vihreä fluoresenssi alle 980 nm:n lähi-infrapunaherätyksen, mikä mahdollistaa vieraan mahdollisten sormenjälkien kaksoistilan näytön. Esineiden, kuten keraamisten laattojen, muovilevyjen, alumiiniseosten, RMB:n ja värillisen kirjelomakepaperin, mahdollinen sormenjälkinäytössä on korkea herkkyys, selektiivisyys, kontrasti ja vahva taustahäiriöiden kestävyys.
4 Outlook
Viime vuosina on tehty tutkimustaharvinaisten maametallien europiumKompleksit ovat herättäneet paljon huomiota erinomaisten optisten ja magneettisten ominaisuuksiensa ansiosta, kuten korkea luminesenssin intensiteetti, korkea värin puhtaus, pitkä fluoresenssin käyttöikä, suuret energian absorptio- ja emissiovälit sekä kapeita absorptiopiikkejä. Harvinaisten maametallien tutkimuksen syvenemisen myötä niiden sovellukset eri aloilla, kuten valaistus ja näyttö, biotiede, maatalous, sotilas, elektroninen tietoteollisuus, optinen tiedonsiirto, fluoresenssin väärennösten torjunta, fluoresenssin havaitseminen jne., yleistyvät. Optiset ominaisuudeteuropiumkompleksit ovat erinomaisia, ja niiden sovellusalueet laajenevat vähitellen. Niiden lämpöstabiilisuuden, mekaanisten ominaisuuksien ja prosessoitavuuden puute rajoittaa kuitenkin niiden käytännön sovelluksia. Nykyisestä tutkimuksen näkökulmasta optisten ominaisuuksien sovellustutkimuseuropiumOikeuslääketieteen alan kompleksien tulisi keskittyä pääasiassa optisten ominaisuuksien parantamiseeneuropiumkomplekseja ja fluoresoivien hiukkasten ongelmien ratkaisemista, jotka ovat alttiita aggregoitumiselle kosteissa ympäristöissä, säilyttäen stabiilisuuden ja luminesenssitehokkuuden.europiumkomplekseja vesiliuoksissa. Nykyään yhteiskunnan sekä tieteen ja tekniikan kehitys on asettanut korkeampia vaatimuksia uusien materiaalien valmistukseen. Samalla kun se täyttää sovellustarpeet, sen tulee olla myös monipuolisen suunnittelun ja alhaisten kustannusten mukainen. Siksi lisätutkimuksiaeuropiumKomplekseilla on suuri merkitys Kiinan rikkaiden harvinaisten maametallien resurssien ja rikollisuuden tieteen ja teknologian kehityksen kannalta.
Postitusaika: 1.11.2023