一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法，首先，利用氧化锌或氧化铝纳米颗粒通过物理或化学的方法与指纹表面的微量物质结合，实现高灵敏度的指纹显现；其次，利用有机荧光染料着色溶剂对显现后的指纹进行吸附处理，从而可实现指纹的高对比度荧光特征显现。本发明涉及的二步潜指纹显现法具有高灵敏度、强结合性、抗背景反光干扰以及多波段荧光发射等优点，显出率和灵敏度均高于粉末显现法和“502”胶熏显法。
【专利说明】一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于公安刑事【技术领域】，具体涉及一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法。
【背景技术】
[0002]指纹是指人的手指触摸物体时由于汗垢和油脂与物体表面的相互作用，在物体表面上留下反映手指皮肤乳突线花纹的印痕。指纹以其特殊的生理结构和特征体系，在刑事侦查领域已成为最有价值的物证之一。指纹鉴定是进行个人识别的最可靠方法之一，在侦查破案中起着举足轻重的作用。
[0003]指纹技术起源于中国，指纹学兴起于欧洲，早在19世纪中叶，科学界就对指纹开始了研究。1856年，奥克尔提出了“指纹终身不变”的理论，即指纹具有不变性。此外，指纹还具有唯一性和遗传性，由于每个人都有自己独有的指纹标记，因此，几百年来，指纹成为了警方指证嫌犯的重要线索。1892年，阿根廷警方利用指纹对比的方法破获了一起刑事案件，成为指纹在案件破获中应用的第一起案例。进入20世纪70年代，计算机技术的发展使得指纹技术得到快速应用。
[0004]潜指纹是三种现场指纹中最重要的一种，针对潜指纹识别的方法进行了大量的研究，主要分为三大类，即化学显现法、物理显现法和物理化学显现法。物理显现法主要包括粉末法和真空金属沉积法等，该方法利用汗液物质的粘附作用，将一种物质吸附在指纹纹线上，使得指纹线显现出颜色。物理方法操作简便、快速，但会造成指纹的破坏，并且常会对工作人员的身体健康造成损害。化学显现法包括茚三酮法、荧光材料显现法、DFO法、染料吸附法和电化学聚合法等，该方法主要利用化学物质与指纹中含的氨基酸等进行反应，从而使得指纹显现出来。这种方法较物理法对工作人员造成的伤害小，但化学方法灵敏性弱，局限性大。物理化学方法主要包括多金属沉淀法、硝酸银法、碘熏法和“502”胶熏法等。
[0005]综上所述，传统潜指纹的鉴定方法存在很多不足，比如灵敏度不够，易受环境的影响等。纳米科技是近几年发展起来的一种新技术，在很多领域都取得了举世瞩目的成就，科研人员将其应用于潜指纹的显现技术中，取得了一定的技术突破。
[0006]纳米材料较宏观材料具有很好的物理化学性质，包括选择性、磁性以及荧光性等，这些性质可以使得纳米材料与遗留在刑事现场指印中的无机物质、有机物质等结合，显现出潜指纹。同时，纳米颗粒在受紫外光等光源照射后会产生荧光，利用检测标记在指印上的纳米材料所发出的荧光成像而清晰反映指纹特征。因此，研究纳米材料在潜指印显现中的应用是指纹技术一个重要的研究方向。
[0007]在纳米材料的实际应用中，由于指纹所在的客体表面物质种类繁多，仅仅利用纳米颗粒本身的颜色，无法实现指纹的高亮度、高对比度显现；另一方面，纳米颗粒荧光显现指纹时，只有半导体性质的纳米材料才会在需要特定波段的激光光源下激发，得到荧光特征的指纹。这些方面的不足使得纳米颗粒在潜指纹显现中的应用受到了限制。因此，研究一种基于纳米颗粒的新的显现方法，具有重要的应用价值。
[0008]专利200910066558.9提出了一种采用金纳米粒子一步显现潜指纹的方法，该方法利用葡萄糖修饰的金纳米粒子或者蔗糖修饰的金纳米粒子，在一定的PH范围内与客体表面指纹中残留的物质进行相互作用，从而显现潜指纹。该方法简化了潜指纹显现的步骤，对环境无害，但这种方法并没有解决纳米颗粒在指纹显现中的灵敏度和纳米颗粒与指纹残留物质结合的问题。
[0009]专利201410059253.6公开了一种蜡烛烟灰熏显潜指纹的方法，该方法将燃烧的蜡烛熏镀潜指纹样品，然后施以外力使不牢固的谷区烛灰脱落，留下结合度较高的脊区烛灰，即可显现出清晰指纹。该方法简单快速，成本较低，但是烟熏法灵敏度较差，显现亮度也受到质疑。
[0010]专利201210141370.8提出了一种利用喷剂显现潜指纹的方法。具有便利性和良好的指纹显现效果，但是受背景因素的影响较大。
[0011]综上所述，现有技术中显现潜指纹的方法很多，其中纳米颗粒的显现效果具有优势，但结合性以及常见光源的荧光激发和多波段荧光发射需要提高；烟熏法方法简便，快速，但是显现效果以及灵敏度较差。本研究采用一种基于纳米颗粒的二步荧光显现法，在显现效果、显现率以及灵敏度等诸多方面都明显优于传统方法。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种高亮度、高对比度的潜指纹显现方法，并且实现指纹显现中常见光源的荧光发射，以及多波段荧光发射的方法。
[0013]本发明提出一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法。该方法首先利用纳米颗粒独特的物理化学特性，通过物理或化学的方法与指纹表面的微量物质结合，实现高灵敏度的指纹显现；其次，再用有机荧光染料着色溶剂对显现后的指纹进行吸附处理，实现了指纹的高对比度荧光特征显现。
[0014]本发明的一个技术方案涉及纳米颗粒显现液的制备方法，包括以下步骤:
[0015](I)将一定量的纳米颗粒粉末放入锥形瓶中；
[0016](2)加入一定量的极性溶剂,再加入一定量的表面活性剂或表面功能化试剂；
[0017](3)放置于磁力搅拌器中，在一定反应温度和特定转数下，水浴回流一段反应时间；
[0018](4)反应结束后，除去上清液，加溶剂清洗数次，最后加入稳定剂制成显现液。
[0019]优选的，所述步骤(I)中，纳米颗粒粉末为纳米三氧化二铝或纳米氧化锌；更优选的，所述的步骤(I)具体包括:取3-5g纳米三氧化二铝放入锥形瓶中。
[0020]优选的，所述步骤(2)中，表面活性剂或表面功能化试剂为N-辛基三甲氧基硅烷，极性溶剂为水；更优选的，上述步骤(2)具体包括:向锥形瓶中加入100-200ml蒸馏水和
0.2-2ml表面功能化试剂N-辛基三甲氧基硅烷。
[0021]优选的，所述的步骤(3)中，反应温度为20_60°C，搅拌转数为400-800转/分钟，反应时间为1-2小时；更优选的，上述步骤(3)具体包括:在磁力搅拌器中20-60°C水浴回流加热1-2小时，设定转数400-800转/分钟，使得反应物充分反应。
[0022]优选的，所述的步骤(4)中，所述的溶剂为甲醇或水，更优选的，所述的溶剂为蒸馏水；所述的稳定剂为甲醇或水，更优选的，所述的稳定剂为蒸馏水；更优选的，上述步骤(4)具体包括:使用离心机离心，转速为7000-9000转/秒，除去上清液，加蒸馏水清洗，重复清洗3次，将杂质去除，最后加入蒸馏水配制成10ml的显现液。
[0023]进一步的，本发明的一个技术方案还涉及有机荧光染料着色剂的制备，包括以下步骤:
[0024](5)取一定量的有机荧光染料，加入一定量的极性溶剂中，摇匀分散，制成有机荧光染料着色剂。
[0025]优选的，所述步骤(5)中，有机荧光染料着色剂为阳离子黄、荧光绿、玫瑰红，优选为阳离子黄；更优选的，所述的步骤(5)具体包括:取0.2-0.5g阳离子黄，加入10ml甲醇中，制成阳离子黄染色剂。
[0026]进一步的，本发明的一个技术方案还涉及二步法显现潜指纹的技术方案，包括以下步骤:
[0027](6)将纳米颗粒显现液摇匀成乳状，将疑有手印的待检材料浸入显现液中摇晃，或将乳状显现液滴在疑有手印的待检材料表面，静置后，即有指纹显出，然后用清水洗掉浮色，自然干燥；
[0028](7)用吸管吸取适量有机荧光染料着色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈现高对比度荧光特征。
[0029]优选的，所述步骤(6)中，纳米颗粒显现液的制备方法为步骤(1)-(4)所示；更优选的，所述待检材料为金属、陶瓷、玻璃、塑料等。更优选的，上述步骤(6)具体包括:将纳米三氧化二铝显现液摇匀成乳状，将疑有手印的待检材料浸入显色液中不断摇晃，或将乳状显现液滴在疑有手印的待检材料表面，静置后，即有手印显出，然后用清水洗去浮色，自然干燥。为了防止显现液放置过程中，显现成分发生沉降，优选的，在使用前将显现液摇匀成乳状。
[0030]优选的，所述步骤(7)中，有机荧光染料着色剂的制备方法为步骤(5)所示；更优选的，上述步骤(7)具体包括:用吸管吸取适量阳离子黄染色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈明亮的黄绿色。
[0031]本发明具有如下优点:
[0032]1.操作简便，成本较低，对工作人员无毒无害，适合公安刑事领域的应用。
[0033]2.将纳米颗粒与指纹残留物的结合，以及荧光着色处理分两步进行，使得指纹显现具有较高的灵敏度和高对比度荧光特征。
[0034]3.有效克服了潜指纹显现中承受背景反光的干扰和应用范围限制等技术难点。
[0035]4.实现了指纹显现中常见光源荧光激发以及多波段荧光发射。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1为采用实施例1方法对白色陶瓷检验材料上潜在指纹的显现结果。
[0037]图2为采用实施例2方法对玻璃检验材料上潜在指纹的显现结果。
[0038]图3为采用实施例3方法对铝箔检验材料上潜在指纹的显现结果。
[0039]图4为采用实施例4方法对绿色塑料检验材料上潜在指纹的显现结果。
[0040]图5为采用实施例5方法对红色漆面铁盒检验材料上潜在指纹的显现结果。
[0041]图6为采用实施例6方法对绿色漆面铁盒检验材料上潜在指纹的显现结果。
【具体实施方式】
[0042]实施例1:
[0043]纳米颗粒显现液的制备方法:
[0044](I)用天平称取3g纳米三氧化二铝，放入锥形瓶中；
[0045](2)向锥形瓶中加入10ml的蒸馏水，然后再加入0.2ml N-辛基三甲氧基硅烷，混合均匀；
[0046](3)在磁力搅拌器中搅拌，转数为400转/分钟，20°C水浴回流I小时，充分反应；
[0047](4)将反应完的溶液，去除上清液，使用蒸馏水清洗多次，最后加入稳定剂蒸馏水，制成纳米三氧化二铝显现液。
[0048]有机荧光染料着色剂的制备:
[0049](5)用天平称取0.2g阳离子黄，加入10ml甲醇，制成阳离子黄染色剂。
[0050]显现方法:
[0051](6)将步骤(4)制得的纳米三氧化二铝显现液摇匀成乳状；
[0052](7)使疑有手印的待检材料白色陶瓷浸入液体中不断摇晃，即有手印显出；
[0053](8)用清水洗掉浮色，自然干燥；
[0054](9)用吸管吸取适量步骤(5)制得的阳离子黄染色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈明亮的黄绿色，结果见附图1。
[0055]实施例2:
[0056](I)用天平称取4g纳米三氧化二铝，放入锥形瓶中；
[0057](2)向锥形瓶中加入150ml的蒸馏水，然后再加入Iml N-辛基三甲氧基硅烷，混合均匀；
[0058](3)在磁力搅拌器中搅拌，转数为600转/分钟，30°C水浴回流1.5小时，充分反应；
[0059](4)将反应完的溶液，去除上清液，使用蒸馏水清洗多次，最后加入稳定剂蒸馏水，制成纳米三氧化二铝显现液。
[0060]有机突光染料着色剂的制备:
[0061](5)用天平称取0.4g阳离子黄，加入10ml甲醇，制成阳离子黄染色剂。
[0062]显现方法:
[0063](6)将步骤(4)制得的纳米三氧化二铝显现液摇匀成乳状；
[0064](7)使疑有手印的待检材料玻璃浸入液体中不断摇晃，即有手印显出；
[0065](8)用清水洗掉浮色，自然干燥；
[0066](9)用吸管吸取适量步骤(5)制得的阳离子黄染色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈明亮的黄绿色，结果见附图2。
[0067]实施例3:
[0068](I)用天平称取5g纳米三氧化二铝，放入锥形瓶中；
[0069](2)向锥形瓶中加入200ml的蒸馏水，然后再加入2ml N-辛基三甲氧基硅烷，混合均匀；
[0070](3)在磁力搅拌器中搅拌，转数为800转/分钟，60°C水浴回流2小时，充分反应；
[0071](4)将反应完的溶液，去除上清液，使用蒸馏水清洗多次，最后加入稳定剂蒸馏水，制成纳米三氧化二铝显现液。
[0072]有机荧光染料着色剂的制备:
[0073](5)用天平称取0.5g阳离子黄，加入10ml甲醇，制成阳离子黄染色剂。
[0074]显现方法:
[0075](6)将步骤(4)制得的纳米三氧化二铝显现液摇匀成乳状；
[0076](7)使疑有手印的待检材料铝箔浸入液体中不断摇晃，即有手印显出；
[0077](8)用清水洗掉浮色，自然干燥；
[0078](9)用吸管吸取适量步骤(5)制得的阳离子黄染色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈明亮的黄绿色，结果见附图3。
[0079]实施例4:
[0080](I)用天平称取3.5g纳米氧化钛,放入锥形瓶中；
[0081](2)向锥形瓶中加入10ml的蒸馏水，然后再加入0.5ml N-辛基三甲氧基硅烷，混合均匀；
[0082](3)在磁力搅拌器中搅拌，转数为500转/分钟，50°C水浴回流1.5小时，充分反应；
[0083](4)将反应完的溶液，去除上清液，使用蒸馏水清洗多次，最后加入稳定剂蒸馏水，制成纳米三氧化二铝显现液。
[0084]有机荧光染料着色剂的制备:
[0085](5)用天平称取0.3g阳离子黄，加入10ml甲醇，制成阳离子黄染色剂。
[0086]显现方法:
[0087](6)将步骤(4)制得的纳米三氧化二铝显现液摇匀成乳状；
[0088](7)使疑有手印的待检材料绿色塑料浸入液体中不断摇晃，即有手印显出；
[0089](8)用清水洗掉浮色，自然干燥；
[0090](9)用吸管吸取适量步骤(5)制得的阳离子黄染色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈明亮的黄绿色，结果见附图4。
[0091]实施例5:
[0092](I)用天平称取4.5g纳米氧化钛,放入锥形瓶中；
[0093](2)向锥形瓶中加入150ml的蒸馏水，然后再加入1.5ml N-辛基三甲氧基硅烷，混合均匀；
[0094](3)在磁力搅拌器中搅拌，转数为700转/分钟，20°C水浴回流2小时，充分反应；
[0095](4)将反应完的溶液，去除上清液，使用蒸馏水清洗多次，最后加入稳定剂蒸馏水，制成纳米三氧化二铝显现液。
[0096]有机突光染料着色剂的制备:
[0097](5)用天平称取0.4g阳离子黄，加入10ml甲醇，制成阳离子黄染色剂。
[0098]显现方法:
[0099](6)将步骤(4)制得的纳米三氧化二铝显现液摇匀成乳状；
[0100](7)使疑有手印的待检材料红色漆面铁盒浸入液体中不断摇晃，即有手印显出；
[0101](8)用清水洗掉浮色，自然干燥；
[0102](9)用吸管吸取适量步骤(5)制得的阳离子黄染色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈明亮的黄绿色，结果见附图5。
[0103]实施例6:
[0104](I)用天平称取3g纳米三氧化二铝，放入锥形瓶中；
[0105](2)向锥形瓶中加入200ml的蒸馏水，然后再加入2ml N-辛基三甲氧基硅烷，混合均匀；
[0106](3)在磁力搅拌器中搅拌，转数为800转/分钟，60°C水浴回流2小时，充分反应；
[0107](4)将反应完的溶液，去除上清液，使用蒸馏水清洗多次，最后加入稳定剂蒸馏水，制成纳米三氧化二铝显现液。
[0108]有机荧光染料着色剂的制备:
[0109](5)用天平称取0.5g阳离子黄，加入10ml甲醇，制成阳离子黄染色剂。
[0110]显现方法:
[0111](6)将步骤(4)制得的纳米三氧化二铝显现液摇匀成乳状；
[0112](7)使疑有手印的待检材料绿色漆面铁盒浸入液体中不断摇晃，即有手印显出；
[0113](8)用清水洗掉浮色，自然干燥；
[0114](9)用吸管吸取适量步骤(5)制得的阳离子黄染色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈明亮的黄绿色，结果见附图6。
【权利要求】
1.一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法，包括纳米颗粒显现液的制备、有机荧光染料着色剂的制备和二步法显现指纹，其特征在于，所述的纳米颗粒显现液的制备包括如下步骤: (1)称取纳米颗粒粉末； (2)先加入极性溶剂，再加入表面活性剂或表面功能化试剂； (3)在搅拌条件下，水浴回流反应； (4)反应结束后，使用离心机离心，转速为7000-9000转/秒，除去上清液，加溶剂清洗，重复清洗3次，最后加入稳定剂，制成纳米颗粒显现液； 所述的有机荧光染料着色剂的制备包括如下步骤: (5)称取有机荧光染料，加入极性溶剂中，摇匀分散，制成有机荧光染料着色剂； 所述的二步法显现指纹包括如下步骤: (6)将步骤(4)制成的纳米颗粒显现液摇匀成乳状，将疑有手印的待检材料浸入显现液中摇晃，或将乳状显现液滴在疑有手印的待检材料表面，静置后，即有指纹显出，然后用清水洗掉浮色，自然干燥； (7)吸取适量步骤(5)制成的有机荧光染料着色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察。
2.权利要求1所述的一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法，其特征在于，所述步骤(1)中，纳米颗粒粉末为纳米三氧化二铝或纳米氧化锌，称取量为3-5。
3.权利要求1或2所述的一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法，其特征在于，所述步骤(2)中，表面活性剂或表面功能化试剂为0.2-21111化辛基三甲氧基硅烷，极性溶剂为100-2001111 水。
4.权利要求3所述的一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法，其特征在于，所述步骤⑶中，反应温度为201，搅拌条件为400转加化，反应时间为1小时。
5.权利要求4所述的一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法，其特征在于，所述步骤(4)中，溶剂为蒸馏水，稳定剂为蒸馏水。
6.权利要求5所述的一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法，其特征在于，所述步骤(5)中，有机荧光染料称取量为0.2-0.58阳离子黄，极性溶剂加入量为1001111甲醇。
7.—种纳米颗粒显现液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)称取纳米颗粒粉末； (2)先加入极性溶剂，再加入表面活性剂或表面功能化试剂； (3)在搅拌条件下，水浴回流反应； (4)反应结束后，除去上清液，加溶剂清洗，最后加入稳定剂，制成纳米颗粒显现液。
8.一种有机荧光染料着色剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)称取有机荧光染料，加入极性溶剂中，摇匀分散，制成有机荧光染料着色剂。
9.一种二步法显现指纹的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将纳米颗粒显现液摇匀成乳状，将疑有手印的待检材料浸入显色液中摇晃，或将乳状显现液滴在疑有手印的待检材料表面，静置后，即有指纹显出，然后用清水洗掉浮色，自然干燥； (2)吸取有机荧光染料着色剂，涂于手印表面，再用水洗去浮色，在长波紫外灯下观察，手印呈现高对比度荧光特征。
10.权利要求1所述的一种基于纳米颗粒的二步潜指纹显现方法或权利要求9所述的二步法显现指纹的方法，其特征在于，所述的疑有指纹的待检材料为金属、陶瓷、玻璃、塑料中的一种或两种。
【文档编号】A61B5/117GK104382600SQ201410680319
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】张丽梅, 张忠良, 张冬冬, 邵一峰, 孙年峰, 李朋, 姜雨彤, 周宇龙, 周殷玄 申请人:中国刑事警察学院