指紋因其唯一性和永久性，是法醫(yī)調(diào)查中身份識別的關(guān)鍵物證。然而，犯罪現(xiàn)場的指紋通常為肉眼不可見的潛指紋，如何提升潛指紋的可視化顯現(xiàn)效果對于維護社會安全、解決犯罪、確保司法公正等方面至關(guān)重要，也是刑偵檢測中的核心挑戰(zhàn)。
上轉(zhuǎn)換納米顆粒(UCNPs)憑借高對比度、強抗干擾性、操作簡便及易于功能化等優(yōu)勢，在潛指紋顯現(xiàn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，傳統(tǒng)UCNPs主要通過非特異性作用與指紋分泌物結(jié)合，且其易與客體表面豐富的官能團發(fā)生作用，導(dǎo)致指紋脊線與溝壑間的光學(xué)對比度降低，影響可視化顯現(xiàn)效果。因此，如何實現(xiàn)UCNPs與指紋分泌物之間的特異性相互作用是提升潛指紋顯現(xiàn)效果的關(guān)鍵。
針對上述問題，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所痕量化學(xué)物質(zhì)感知團隊創(chuàng)新性地設(shè)計了一種吡啶鋅配合物修飾的NaYF4:Yb/Er上轉(zhuǎn)換納米顆粒(ZnB-UCNPs)，該材料可與潛指紋分泌物中的油酸發(fā)生特異性配位作用，選擇性地富集于指紋脊線區(qū)域，顯著提升脊線與溝壑的對比度，從而實現(xiàn)了汗孔等潛指紋三級特征的高對比度顯現(xiàn)。利用高分辨質(zhì)譜、紅外光譜等實驗揭示了ZnB-UCNPs中Zn2+與指紋分泌物中的油酸形成特異性配位作用是潛指紋成像分辨率提升的內(nèi)在原因，證實了功能化設(shè)計策略的可行性。設(shè)計合成的ZnB-UCNPs對潛指紋具有雙模可視化顯現(xiàn)特性，可實現(xiàn)藍(lán)色熒光或綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光下三級指紋細(xì)節(jié)特征的顯現(xiàn)，其可視化信噪比高達(dá)8.75，遠(yuǎn)優(yōu)于商業(yè)化熒光粉末(6.37)。重要的是，該材料對潛指紋的顯現(xiàn)效果不受客體材質(zhì)及形狀、潛指紋供體差異、背景顏色或熒光、水漬、膠帶、血跡等復(fù)雜干擾物等因素影響。此外，ZnB-UCNPs對放置長達(dá)70天的老化潛指紋，仍能清晰顯現(xiàn)潛指紋的細(xì)節(jié)特征。與目前發(fā)表的潛指紋熒光可視化顯現(xiàn)文獻中的材料相比，該材料在指紋細(xì)節(jié)特征、適用客體材質(zhì)種類方面具有明顯優(yōu)勢。本研究提出的吡啶鋅配合物功能化上轉(zhuǎn)換納米顆粒提升潛指紋雙模可視化顯現(xiàn)能力策略，為潛指紋顯現(xiàn)材料的設(shè)計提供了思路，也為刑事偵查和個人身份識別技術(shù)帶來了重要突破。
相關(guān)成果以“NaYF4Upconversion Nanoparticles Coated with Zinc Bzimpy for High-Resolution Dual-Mode Visualization of Latent Fingerprints”為題發(fā)表于ACS Applied Nano Materials，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所博士研究生朱曉丹為第一作者，導(dǎo)師祖佰祎研究員為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、新疆自然科學(xué)基金、天山創(chuàng)新團隊項目、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會等項目支持。
圖：吡啶鋅配合物功能化上轉(zhuǎn)換納米顆粒ZnB-UCNPs實現(xiàn)潛指紋的雙模可視化顯現(xiàn)
