1-(4-甲基苯基)-1,2,2-三苯乙烯染料在潜指纹显现中的应用研究

(整期优先)网络出版时间:2022-06-09
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1-(4-甲基苯基 )-1,2,2-三苯乙烯染料在潜指纹显现中的应用研究

唐镜宇,朱邓杰,陈伟,赵伟,顾宇鹏,金晓东

江苏警官学院刑事科学技术系,南京, 210031


摘要:将一种具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)性质的荧光材料与传统的磁性粉进行混合,制备了荧光磁性粉末,实现对多种客体上的潜指纹的荧光显现。通过该粉末刷显后的潜指纹,纹路清晰,细节结构明显。通过ImageJ软件对其灰度值进行定量的分析,结果表明荧光增强部分的纹线部分与小犁沟之间的灰度值变化有规律,可清晰的分辨出来指纹的纹线和小犁沟。该技术有望在刑事科学技术领域得到应用。

关键词:三苯乙烯染料



计划项目:江苏省大学生实践创新创业训练计划项目(202110329038Y)


众所周知,指纹每个人都有,且各不相同、不能变换、不能更改。Dr. Henry Faulds是世界上最早对指纹进行系统性研究的人,并且最早将指纹应用于犯罪现场鉴定。虽然指纹具有遗传性,但是乳突花纹的具体结构以及个别特征是不会遗传的,因此,指纹的特异性为指纹的识别提供了客观依据。指纹纹线的细节特征和总体数目都不会随着年龄的变化而变化,这种相对稳定性为指纹的鉴定工作提供了有利条件。而指纹往往是肉眼不可见,故又称之为“潜指纹”,因此要实现对指纹的鉴定,就要对潜指纹进行有效的显现[1]

传统的潜指纹显现方法,如“502”熏显、磁性粉刷显等,存在许多问题,因此,研究人员在传统方法的基础上,相继发明了一些新的指纹显现方法。在众多新型的方法中,荧光成像技术显现潜指纹具有对比度高、灵敏度高、对工具依赖性小的优势,备受公安基层部门的技术人员的推崇。但由于传统的荧光物质分子在随着溶剂浓度的增加,荧光会减弱甚至不发光,会发生聚集导致淬灭效应(Aggregation Caused Quenching, ACQ)[2]。幸运的是,我国科学家唐本忠院士团队于2001年提出了聚集诱导发光(Aggregation-induced emission, AIE)的概念,成功克服了ACQ效应。国内外许多研究人员广泛的将AIE应用于疾病诊疗、化学传感、法庭科学等领域[3]。将AIE技术应用于潜指纹的显现成为一大热点,目前已有一些关于基于AIE效应的潜指纹成像的报道。本课题通过合成一种具有AIE效应的染料,并协同磁性粉对不同客体上和不同人的潜指纹进行显现研究。

1. 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂:1-(4-甲基苯基)-1,2,2-三苯乙烯(TPE-CH3)为实验室自制,其它所有常规化学试剂、玻璃器皿均购置于南京巨优科学器材有限公司,如无特别说明,无需进一步纯化,直接使用。

仪器:Varian Cary Eclipse荧光分光光度计;电子天平,紫外灯(ZF-7A),移液枪(Dragon-lab),相机(Canon-EDS 700D),旋转蒸发仪(郑州华辰-RE-2000A)等。

1.2 荧光粉末的制备

在含有10 mg染料TPE-CH3的二氯甲烷(DCM)中,加入500 mg磁性粉,超声10 min,使其混合均匀,并用旋转蒸发仪蒸发溶剂。所得荧光粉末用研钵研磨后,置于烘箱中烘干,储存于干燥容器中备用。

1.3 样本的制作与显现

样本的制作:用洗手液清洗手表面污垢,并晾干。将洗净后的手指轻蹭鼻尖或额头,蹭取部分油脂后,垂直在客体(玻片、铝板、不锈钢、大理石、A4纸、纸币和易拉罐)上轻压一下,即得到实验样本。

样本的显现:用磁性粉刷沾取适量的本文所制备的混合粉末,轻轻地在潜在的指纹上移动,而不擦去指纹上的残留物。

使用紫外照射灯,打开365nm的开光,将其对着刷显得出的成像样本,观察指纹纹路,并用相机拍摄并记录。

2. 结果与讨论

2.1 不同客体上的潜指纹显现

为了评估本文所制备的混合粉末的潜指纹成像质量,我们将其用于不同客体上潜指纹的荧光成像研究。如图1所示,在紫外灯的照射下,荧光增强潜指纹成像图像呈蓝色,与客体之间反差明显,纹线清晰连贯,纹线清晰,显现效果较好。

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图1 染料TPE-CH3的磁性粉混合粉末刷显不同客体上的潜指纹荧光照片:a不锈钢,b A4纸,c大理石,d铝板,e易拉罐,f纸币


2.2 不同人潜指纹的显现

为了考察混合粉末在实际中显现潜指纹的应用潜能,我们利用该粉末刷显不同人(5男5女)的潜指纹。如图2所示,荧光增强的指纹成像与客体间的反差明显,纹线清晰连贯,结构特征明显,显现效果良好,这也为实际中应用奠定了良好的基础。

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图2 染料TPE-CH3的磁性粉混合粉末刷显玻璃客体上不同对象的潜指纹的荧光照片:a-e 5名男学生,f-j 5名女学生


2.3 与普通磁性粉末的比较

为了考察普通磁性粉末与具有AIE特性的磁性粉末之间对潜指纹显现质量的影响的区别,我们利用ImageJ软件对客体上潜指纹的成像图像(黄色线条处)进行灰度值分析。用染料

TPE-CH3的磁性粉混合粉末刷显潜指纹,其荧光增强部分的纹线部分与小犁沟之间的灰度值变化有规律且波动较大,意味着指纹的纹线和小犁沟可清晰的分辨出来(图3a,图3b)。相比较而言,用普通磁性粉末直接刷显的潜指纹,划线处的纹线部分与小犁沟之间的灰度值的波动较小,且彼此之间的间隙大,效果不显著。


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图3 玻片客体上的潜指纹的成像图像:a为染料TPE-CH3的磁性粉混合粉末刷显潜指纹的荧光成像图像,b为图a中黄色线条出纹线的灰度值的变化曲线;c为用磁性粉直接刷显潜指纹的成像图像,d为图c中黄色线条出纹线的灰度值的变化曲线

3. 结论

本文将具有AIE性质的荧光染料TPE-CH3与传统的磁性粉末进行混合,制备了一种具有AIE效应的荧光磁性粉,实现了对多种客体潜指纹的高效显现。通过与传统磁性粉末显现效果对比进行测试,考察该技术显现指纹的效果。研究表明,将潜指纹样本通过染料TPE-CH3的磁性粉混合粉末刷显潜指纹,有利于潜指纹的成像。通过灰度值分析的结果对比,该方法比普通磁性粉末显现的效果更好。因此,我们相信这种潜指纹显现方法可以在实际侦查活动中得到应用。


参考文献:

[1] 金晓东,毕天博,辛然,等. 有机材料在潜指纹显现中的应用研究进展[J]. 有机化学, 2020, 40(12): 4184-4202.

[2] 唐本忠,赵祖金,秦安军. 聚集诱导发光(AIE):我国原创并引领的研究前沿[J]. 化学学报, 2016, 74(11): 857-858.

[3] Zhao Z, Zhang H, Lam J, et al. Aggregation-induced emission: new vistas at the aggregate level[J]. Angew Chem Int Ed, 2020, 59(25): 9888-9907.