稀土掺杂上转换发光纳米材料的合成及其在手印检验中的应用

本研究首次将稀土掺杂上转换发光纳米材料应用于手印显现领域，旨在开发一种兼具高灵敏度、高选择性、低背景干扰、低成本、无毒害的手印显现新方法，并研发基于红外激光的手印检测设备。首先，分别采用热分解法、溶剂热法和微波辅助法合成出具有不同性能的高质量上转换发光纳米材料，并对材料的表面进行疏水性、亲水性以及功能化修饰；然后，利用化学方法实现纳米材料与不同手印物质之间的选择性结合，并突破手印遗留客体多种性质的局限，得到适用范围广泛的手印显现方法；最后，设计组装与新方法相匹配的红外激光手印检测设备。通过本项目研究，将揭示纳米材料与不同手印物质间的相互作用机理，开发显现效果优良、操作方法简便、适用范围广泛、低成本无毒害的手印显现技术，并研发相应的手印检测设备。该技术将替代传统方法，可用于现场手印的显现，进而极大提高现场手印的采集率和利用率，为重大疑难案件的侦破提供重要线索和依据。

手印能够真实反映人手指部位乳突花纹的特殊形态，被认为是认定人身的最有效证据之一。在刑事案件现场所遗留的手印通常为潜在手印，潜在手印是指通过肉眼观察不到或者观察不清晰的手印，而潜在手印通常可以通过一些技术手段显现出来。在刑事科学技术中，粉末显现法是目前最常见、最有效的手印显现方法。但是，传统的粉末显现技术已经逐渐暴露出一些亟待解决的问题，例如低对比度、低灵敏度、低选择性等。为解决以上问题，本研究分别采用共沉淀法、热分解法、溶剂热法、微波辅助法合成了稀土上转换发光纳米材料和稀土下转换发光纳米材料，并通过比较筛选出溶剂热法为最佳合成方法。然后，通过透射电子显微镜、X射线衍射、荧光光谱等手段对纳米材料的颗粒粒径、晶体类型、发光强度进行表征。最后，研究将合成的稀土发光纳米材料应用到手印显现技术中，成功实现了常见渗透性、半渗透性、非渗透性客体表面潜在手印的高对比度、高灵敏度、高选择性显现。本研究解释了纳米材料与手印物质之间选择形结合的机理，并对手印显现的对比度、灵敏度、选择性进行了深入探讨。另外，研究设计组装了一种基于980 nm红外光作为检测光源的手印显现辅助观察与拍照装置。本研究首次将稀土纳米发光材料应用到手印显技术中，其研究结果表明合成的稀土纳米发光材料是一种新颖的、通用的手印显现发光材料，在刑事技术领域具有广阔的应用前景。