新型纳米材料显现常见疑难客体上手印的研究

摘 要：在基层民警办案过程中现场手印的提取是获取证据，找到破案思路的重要证据来源方法。在一些案件中，常由于遭到人为破坏或者现场保护不力导致指纹提取困难。但是纳米材料提取指纹可以一定程度上解决这个问题。三种现在常有的纳米材料提取手印可以针对不同疑难客体提取缺损指纹。得益于纳米材料对手印纹线提取的清晰度和高还原度，还有纳米材料具有的较强选择性，对于解决基层提取手印有很大帮助。这会给我们民警办案缩短很长时间，也会高度还原一些残缺指纹，给破案提供新思路，找到更准确地证据。

关键词：手印 ;纳米材料 ;疑难性客体

随着科技的不断的发展， 纳米技术走进我们的视野，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1-100nm）或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料这种独特的性质受到了国内外法庭科学家的青睐，成为当前手印专家研究的热点，推动了世界各国刑侦技术发展。：纳米材料显现手印是指采用纳米技术方法处理留有手印检材，使潜在手印成为可见手印图像，并将它们记录下来进行鉴定的方法。相对于传统的手印显现粉末材料易受潮、显现效果不稳定，保存时间短，提取方式受客体限制。而常用于手印显现的纳米材料（镉（Cd）和铕 Eu 等半导体纳米材料 ;二氧化硅纳米复合材料;金、银、锌、铁、钛等金属纳米粒子）具有结合性强，显现稳定，保存时间长，所以特对这三种纳米材料显现手印展开研究。

一 常规的纳米材料

指纹显现技术自1877年首创至今，与DNA分析技术相比发展较缓。主要有以下几种常规显现方法和材料：1、粉末法：（金属粉末、非金属粉末、磁性粉末、荧光粉末显现手印）2、烟熏法：（松香、樟脑、煤油、蜡烛、硫磺、镁粉显现手印）3、高真空镀膜法：（真空镀膜仪）4、激光显现法：（波长514微米连续波激光器显现手印为主显现手印）但在实践应用中或都存在些许问题如粉末材料易受潮、显现效果不稳定，保存时间短，提取方式受客体限制等，不利于基层实践展开。

二 、三种常见的新型纳米材料

1、半导体纳米材料显现手印

半导体纳米晶是尺寸为纳米量（1nm=10-9m）的超微颗粒，也称作半导体量子点，是由数目极少的原子或分子组成的原子或原子团簇，通常是由IIB-VI族或III-V族原子与硅原子构成的化合物。由于半导体量子点的直径小于其玻尔半径，具有量子尺寸效应和介电限域效应，使得半导体纳米晶显示出独特的荧光特性。

光致荧光显现潜在手印，是利用潜在手印中的一些固有元素或经过一些化学试剂处理后生成的物质，在激发光源（如紫外线、激光）的照射下产生荧光或磷光。半导体纳米晶体的激发波长的范围较宽，发射波长的范围较窄，斯托克斯位移大，而且半导体纳米晶体比有机荧光染料稳定，荧光光谱几乎不受周围环境（如溶剂、pH 值、温度等）的影响。手印残留物中的有机物，如氨基酸，蛋白质，油脂等与半导体纳米晶发生独特的结合作用，利用半导体纳米晶独特的物理化学性质，得到清晰地手印图像。

半导体材料在手印显现中的应用发展，美国德克萨斯技术大学的 Menzel 课题组于1999年首先将硫化镉（CdS）纳米复合材料用于显现潜手印，开创了纳米技术在手印显现中应用的新领域，合成了二辛基硫化琥珀酸钠包覆修饰的硫化镉纳米颗粒。2008年美国德州理工大学 Cheng 对水溶性光致熒光纳米粒子用于手印的显现展开了研究。研究发现纳米粒子表面的羧基可以与手

印物质中残留的氨基酸和油脂等发生作用，从而使半导体纳米晶选择性的沉积在手印纹线上，图像效果良好。

2、二氧化硅纳米材料显现手印

纳米二氧化硅是一种无毒非金属材料，由于其特殊理化性质，在高温下仍具有高强、高韧、稳定性好等特性，在塑料、橡胶、纤维、涂料、生物医学和光学等领域具有广泛的应用前景。纳米二氧化硅表面带有大量的不饱和残键以及不同键合状态的羟基，具有表面易改性的特性，因此我们通过二氧化硅表面处理工艺对其进行改进，纳米颗粒的团聚现象降低了，与有机介质的相容性得到增强，从而展现出在手印学领域巨大的应用前景。

英国桑德兰大学的 Frederick J Rowell 课题组与2004年，合成了一种被疏水性物质包覆修饰的二氧化硅（SiO2）纳米粒子，用于油潜手印的显现。2007年 Frederick J Rowell 课题组进一步合成了表面修饰各种有机荧光染料（碱性黄、碱性红、罗丹明6G、结晶紫、亚甲蓝等）或者彩色可磁化的二氧化硅纳米粒子，较清晰的显现出非渗透性客体表面油潜手印。2009年他们用疏水性纳米二氧化硅粉末显现潜在汗液手印，胶带粘取后，再用基质辅助激光解析离子化飞行时间质谱（SALDI-TOF-MS）检测胶带手印，可有效检测到汗液手印中存在的多种药物和毒品及其体内代谢物成分。他们将这种方法用于检测玻璃杯和金属表面吸烟者留下的手印，获得了满意的检测结果。2008年国内刘丽等人采用溶胶 - 凝胶法合成了具有高荧光和光稳定性的铕掺杂二氧化硅胶体复合材料，他们选择不同的稀土材料作为稳定剂掺杂到二氧化硅中，之后用铕—邻菲咯啉配合物引入至二氧化硅基质中制成复合凝胶发光材料，对常见客体均有好的显现效果。

3、金属纳米材料显现手印

纳米金属材料显现手印是指用在形态上被缩小至纳米尺度的金属颗粒如Au、Ag、Zn金属粒子，利用纳米Au、纳米Ag能够与抗体分子稳定结合， 在手印显现的同时，可以实现对手印遗留物质中的特定成分进行靶向识别，提高手印显现的高选择性，确保手印显现的高精准性。而纳米级的多晶体金属材料，其粒径小（通常约100nm）、晶界体积分数甚大，且具有纳米材料的量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应，库仑阻塞效应，介电限域效应等物理效应，导致金属纳米材料呈现出不同于常规材料的特殊物理化学性质，促使其在手印显现方面具有较大的应用前景。

三、纳米材料于传统材料提取指纹的优缺对比

纳米材料具有独特的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧穿效应，在磁学、光学、热学、力学等方面有着优异的特性能手印残留物中的有机物，如氨基酸，蛋白质，油脂等与半导体纳米晶发生独特的结合作用，利用半导体纳米晶独特的物理化学性质，得到清晰地手印图像。相对于传统材料易受潮、显现效果不稳定，保存时间短，提取方式受客体限制，新型纳米能有更强的结合性、不易受环境影响、保存时间更长、提取更为清晰可靠。

四、总结

虽然纳米材料显现手印还存在些许问题如：难探寻适用于手印显现的纳米材料、难以将颗粒做成纳米级，以及纳米颗粒的分散方式等。这些问题都有待进一步研究和完善。而且适合潜手印显现的纳米材料应该具备三个条件：光谱性能良好、能稳定分散于液（固、气）相当中、同手印物质结合快速牢固。此外，也必须考虑安全性和纳米材料用于显现潜手印还存在一些的问题：所采用的材料有些价格比较昂贵，有些纳米材料的合成步骤较繁琐，应用成本较高。现阶段主要还处在筛选寻找适用的纳米材料，证实显现方法的可行性阶段，尚未形成规范的技术标准和显现工艺。但纳米材料显现手印是一种未来的发展趋势并取得了一定的进展，能解决传统显现材料显现不稳定，保持时间不长，与特定客体结合性不强的缺点的。在今后的公安实践工作中来说新型纳米材料还是值得在推广的。

参考文献：

[1]熊晓波，张剑.纳米材料显现潜手印技术研究进展[J].湖北警官学院学报，2008（1）：110-112+123.

[2]王猛，鞠金晟，朱中旭，沈敦璞，李明，袁传军，吴建.手印纳米荧光显现技术研究进展[J].中国科学：化学，2019，49（12）：1425-1441.

[3]姬忠远.纳米材料显现手印的发展[J].军民两用技术与产品，2016（4）：101-102.

作者简介：吴锐思 男 汉族 湖南岳阳人 湖南警察学院本科在读 刑事科学技术专业

项目信息：2020年湖南省大学生创新创业训练项目新型纳米材料显现常见疑难客体上手印的研究（S202011534053），指导老师 杨勇