התקדמות במחקר על מתחמי אירופה נדירים של כדור הארץ לפיתוח טביעות אצבעות

דפוסי הפפילרי באצבעות אנושיות נותרו בעצם ללא שינוי במבנה הטופולוגי שלהם מלידה, ובעלות מאפיינים שונים מאדם לאדם, וגם דפוסי הפפילרי על כל אצבע של אותו אדם שונים גם הם. תבנית הפפילה באצבעות רוכזות ומופצת בנקבוביות זיעה רבות. גוף האדם מפריש ברציפות חומרים על בסיס מים כמו זיעה וחומרים שומניים כמו שמן. חומרים אלה יעברו ויפקדו על האובייקט כאשר הם יבואו במגע, ויוצרים רשמים על האובייקט. זה בדיוק בגלל המאפיינים הייחודיים של הדפסי היד, כמו הספציפיות האישית שלהם, יציבות לכל החיים ואופי רפלקטיבי של סימני מגע, טביעות אצבעות הפכו לסמל מוכר לחקירה פלילית והכרת זהות אישית מאז השימוש הראשון בטביעות אצבע לזיהוי אישי בסוף המאה ה -19.

בזירת הפשע, למעט טביעות אצבעות תלת מימדיות ושטוחות, שיעור ההתרחשות של טביעות אצבע פוטנציאליות הוא הגבוה ביותר. טביעות אצבעות פוטנציאליות דורשות בדרך כלל עיבוד חזותי באמצעות תגובות פיזיות או כימיות. שיטות פיתוח טביעות האצבע הפוטנציאליות הנפוצות כוללות בעיקר התפתחות אופטית, פיתוח אבקה ופיתוח כימי. ביניהם, פיתוח אבקה מועדף על ידי יחידות השטח בגלל הפעילות הפשוטה והעלות הנמוכה שלה. עם זאת, המגבלות של תצוגות טביעות אצבע מבוססות אבקה מסורתיות אינן עונות עוד על צרכיהם של טכנאים פליליים, כמו הצבעים והחומרים המורכבים והמגוונים של האובייקט בזירת הפשע, והניגודיות הגרועה בין טביעת האצבע לצבע הרקע; הגודל, הצורה, הצמיגות, יחס ההרכב והביצוע של חלקיקי אבקה משפיעים על הרגישות של מראה האבקה; הסלקטיביות של האבקות המסורתיות ירודה, במיוחד הספיחה המשופרת של חפצים רטובים על האבקה, מה שמקטין מאוד את סלקטיביות הפיתוח של אבקות מסורתיות. בשנים האחרונות אנשי מדע וטכנולוגיה פליליים חקרו ברציפות חומרים ושיטות סינתזה חדשות, ביניהןכדור הארץ הנדירחומרים זוהרים משכו את תשומת ליבם של אנשי המדע והטכנולוגיה הפליליים בגלל תכונותיהם הזוהרות הייחודיות, ניגודיות גבוהה, רגישות גבוהה, סלקטיביות גבוהה ורעילות נמוכה ביישום תצוגת טביעות אצבע. האורביטלים המלאים בהדרגה של אלמנטים אדמה נדירים מעניקים להם רמות אנרגיה עשירות מאוד, ואורביטלי האלקטרונים של 5P ושכבה של 5P של אלמנטים אדמה נדירים ממלאים לחלוטין. האלקטרונים של שכבת 4F מוגנים, ומעניקים לאלקטרונים של שכבת 4F מצב תנועה ייחודי. לפיכך, אלמנטים נדירים של כדור הארץ מציגים יכולת צילום מצוינת ויציבות כימית ללא הלבנת תמונות, מתגברים על המגבלות של צבעים אורגניים נפוצים. בנוסף,כדור הארץ הנדירלאלמנטים יש גם תכונות חשמליות ומגנטיות מעולות בהשוואה לאלמנטים אחרים. התכונות האופטיות הייחודיות שלכדור הארץ הנדיריונים, כמו אורך חיי פלואורסצנציה ארוכים, פסי ספיגה ופליטה צרים רבים, ופערי ספיגת אנרגיה ופליטה גדולים, משכו תשומת לב רחבה במחקר הקשור לתצוגת טביעות אצבע.

בין רביםכדור הארץ הנדיראלמנטים,אירופההוא החומר הזוהר הנפוץ ביותר. DeMarcay, המגלה שלאירופהבשנת 1900, תיאר לראשונה קווים חדים בספקטרום הקליטה של ​​EU3+בתמיסה. בשנת 1909 תיאר אורבן את הקתודולומינצנציה שלGD2O3: EU3+. בשנת 1920 פרסם פראנדטל לראשונה את ספקטרום הקליטה של ​​EU3+, המאשר את התצפיות של דה מארה. ספקטרום הקליטה של ​​EU3+מוצג באיור 1. EU3+ממוקם בדרך כלל על מסלול ה- C2 כדי להקל על המעבר של אלקטרונים מרמות 5D0 ל- 7F2, ובכך משחרר פלואורסצנט אדום. EU3+יכול להשיג מעבר מאלקטרונים של מצב קרקע לרמת האנרגיה המצב הנלהבת הנמוכה ביותר בטווח אורך הגל האור הנראה. תחת עירור האור האולטרה סגול, EU3+מציג פוטולומינצנטיות אדומה חזקה. סוג זה של פוטולומינסקנציה אינו מיושם רק על יוני EU3+מסוממים במצעי קריסטל או משקפיים, אלא גם על קומפלקסים המסונתזים עםאירופהוליגנדים אורגניים. ליגנדים אלה יכולים לשמש כאנטנות לספיגת תאורת עירור ולהעברת אנרגיית עירור לרמות אנרגיה גבוהות יותר של יוני EU3+. היישום החשוב ביותר שלאירופההאם אבקת הניאון האדומהY2O3: EU3+(YOX) הוא מרכיב חשוב במנורות פלורסנט. ניתן להשיג את עירור האור האדום של EU3+לא רק על ידי אור אולטרה סגול, אלא גם על ידי קרן אלקטרונים (קתודולומינסקנציה), קרינת רנטגן γ α או ß חלקיק, אלקטרולומינצנציה, הזקה חיכוך או מכנית ושיטות כימילומינציה. בשל תכונותיו הזוהרות העשירות, זהו בדיקה ביולוגית בשימוש נרחב בשדות של מדעים ביו -רפואיים או ביולוגיים. בשנים האחרונות היא עוררה גם את האינטרס המחקרי של אנשי מדע וטכנולוגיה פליליים בתחום המדע הפלילי, והעניק בחירה טובה לפרוץ את המגבלות של שיטת אבקה מסורתית להצגת טביעות אצבעות, ויש לה משמעות משמעותית בשיפור הניגודיות, הרגישות והסלקטיביות של תצוגת טביעות אצבע.

איור 1 איור 1 ספקטרוגרמה של EU3+ספיגה

1, עקרון הזוהר שלאירופה נדירה של כדור הארץמתחמים

התצורות האלקטרוניות של מצב הקרקע ומצב נרגש שלאירופהיונים הם שניהם סוג 4FN. בגלל השפעת המגן המצוינת של האורביטלים S ו- Dאירופהיונים באורביטלים 4F, מעברי ה- FF שלאירופהיונים מציגים להקות ליניאריות חדות ותקופות פלואורסצנטיות ארוכות יחסית. עם זאת, בשל יעילות הפוטולומינצנטיות הנמוכה של יוני אירופה באזורי האור האולטרה סגוליים, ליגנדים אורגניים משמשים ליצירת מתחמים עםאירופהיונים לשיפור מקדם הקליטה של ​​אזורי האולטרה סגוליים והנראים לעין. הקרינה שנפלטת על ידיאירופהלמתחמים לא רק היתרונות הייחודיים של עוצמת הקרינה הגבוהה וטוהר פלואורסצנט גבוה, אלא ניתן לשפר גם על ידי שימוש ביעילות הספיגה הגבוהה של תרכובות אורגניות באזורי האור האולטרה סגול ואור הנראה. אנרגיית העירור הנדרשת עבוראירופהפוטולומינצנציה של יונים גבוהה המחסור ביעילות הקרינה הנמוכה. ישנם שני עקרונות זוהר עיקריים שלאירופה נדירה של כדור הארץקומפלקסים: האחד הוא פוטולומינסקנציה, הדורשת ליגנד שלאירופהמתחמים; היבט נוסף הוא שאפקט האנטנה יכול לשפר את הרגישות שלאירופהתאורת יון.

לאחר שהתלהב מאור אולטרה סגול חיצוני או אור גלוי, הליגנד האורגני בכדור הארץ הנדירמעברים מורכבים מהקרקע מצביעים על S0 למדינה Songlet Stear S1 הנרגשת. האלקטרונים המצב הנרגשים אינם יציבים וחוזרים למצב הקרקע S0 באמצעות קרינה, משחררים אנרגיה לליגנד לפלוט פלואורסצנציה, או לקפוץ לסירוגין למצב המשולש הנרגש T1 או T2 באמצעים שאינם רדיטיביים; מצבים נרגשים משולשים משחררים אנרגיה באמצעות קרינה לייצור זרחן ליגנד, או להעביר אנרגיהמתכת אירופהיונים באמצעות העברת אנרגיה intramolecular לא רדיואטיבית; לאחר התרגשות, יוני אירופה עוברים ממצב הקרקע למצב הנרגש, ואירופהיונים במצב הנרגש עוברים לרמת האנרגיה הנמוכה, ובסופו של דבר חוזרים למצב הקרקע, משחררים אנרגיה ומייצרים פלואורסצנציה. לכן, על ידי הצגת ליגנדים אורגניים מתאימים לקיים אינטראקציה עםכדור הארץ הנדיריונים ורגישים יוני מתכת מרכזיים באמצעות העברת אנרגיה לא קרינתית בתוך מולקולות, ניתן להגדיל מאוד את השפעת הקרינה של יוני אדמה נדירים וניתן להפחית את הדרישה לאנרגיית עירור חיצונית. תופעה זו ידועה כאפקט האנטנה של ליגנדים. תרשים רמת האנרגיה של העברת אנרגיה במתחמי EU3+מוצג באיור 2.

בתהליך העברת האנרגיה מהמצב הנרגש לשלישייה ל- EU3+, רמת האנרגיה של המצב הנרגש של שלישייה ליגנד נדרשת להיות גבוהה יותר או תואמת את רמת האנרגיה של המצב הנרגש של EU3+. אך כאשר רמת האנרגיה של המשולש של הליגנד גדולה בהרבה מהאנרגיה המצב הנלהבת הנמוכה ביותר של EU3+, יעילות העברת האנרגיה גם תופחת מאוד. כאשר ההבדל בין מצב השלישייה של הליגנד לבין המצב הנרגש הנמוך ביותר של EU3+הוא קטן, עוצמת הקרינה תיחלש בגלל השפעת שיעור ההפעלה התרמית של מצב השלישי של הליגנד. למתחמי β- דיקטון יש יתרונות של מקדם ספיגת UV חזק, יכולת תיאום חזקה, העברת אנרגיה יעילה עםכדור הארץ הנדירs, ויכול להתקיים בצורות מוצקות ונוזליות, מה שהופך אותם לאחד הליגנדים הנפוצים ביותר בכדור הארץ הנדירמתחמים.

איור 2 תרשים רמת אנרגיה של העברת אנרגיה במתחם EU3+

2. שיטת סינתזה שלאירופה נדירה של כדור הארץמתחמים

2.1 שיטת סינתזת מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה

שיטת מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה היא שיטה נפוצה להכנהכדור הארץ הנדירחומרים זוהרים, והוא נמצא בשימוש נרחב בייצור תעשייתי. שיטת הסינתזה של מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה היא התגובה של ממשקי חומר מוצק בתנאי טמפרטורה גבוהים (800-1500 ℃) לייצור תרכובות חדשות על ידי הפצת או הובלת אטומים או יונים מוצקים. השיטה בשלב המוצק בטמפרטורה גבוהה משמשת להכנהכדור הארץ הנדירמתחמים. ראשית, המגיבים מעורבבים בפרופורציה מסוימת, וכמות מתאימה של שטף מתווספת למרגמה לטחינת יסודית כדי להבטיח ערבוב אחיד. לאחר מכן, מגיבי הקרקע ממוקמים בכבשן בטמפרטורה גבוהה לקשר. במהלך תהליך הסכסוך ניתן למלא חמצון, הפחתה או גזים אינרטיים בהתאם לצרכי התהליך הניסוי. לאחר הסתום בטמפרטורה גבוהה, נוצרת מטריצה ​​עם מבנה גביש ספציפי, ויוני האדמה הנדירים מפעיל מתווספים לה כדי ליצור מרכז זוהר. המתחם המעורר צריך לעבור קירור, שטיפה, ייבוש, טחינה מחודשת, הסכמה והקרנה בטמפרטורת החדר כדי להשיג את המוצר. באופן כללי, נדרשים תהליכי טחינה וסתימה מרובים. טחינה מרובה יכולה להאיץ את מהירות התגובה ולהפוך את התגובה למלאה יותר. הסיבה לכך היא שתהליך הטחינה מגדיל את אזור המגע של המגיבים, ומשפר מאוד את התפשטות ומהירות ההובלה של יונים ומולקולות אצל המגיבים, ובכך משפר את יעילות התגובה. עם זאת, זמני חיסכון וטמפרטורות שונות ישפיעו על מבנה מטריצת הגביש שנוצר.

לשיטת מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה יש יתרונות של הפעלת תהליכים פשוטה, עלות נמוכה וצריכת זמן קצר, מה שהופך אותה לטכנולוגיית הכנה בוגרת. עם זאת, החסרונות העיקריים של שיטת המצב המוצק בטמפרטורה גבוהה הם: ראשית, טמפרטורת התגובה הנדרשת גבוהה מדי, הדורשת ציוד ומכשירים גבוהים, צורכת אנרגיה גבוהה וקשה לשלוט על מורפולוגיית הגביש. המורפולוגיה של המוצר אינה אחידה, ואף גורמת להיפגע במצב הגביש, ומשפיעה על ביצועי הזוהר. שנית, טחינה לא מספקת מקשה על המגיבים להתערבב באופן שווה, וחלקיקי הקריסטל גדולים יחסית. בשל טחינה ידנית או מכנית, בהכרח מעורבבים זיהומים כדי להשפיע על הזוהר, וכתוצאה מכך טוהר מוצר נמוך. הנושא השלישי הוא יישום ציפוי לא אחיד וצפיפות ירודה במהלך תהליך היישום. Lai et al. סינתזה סדרה של SR5 (PO4) 3CL אבקות פלורסנט פוליכרומטיות חד-פאזיות המסומנות עם EU3+ו- TB3+בשיטה המסורתית של מצב מוצק גבוה. תחת עירור כמעט-אולטרה-ויולט, אבקת הניאון יכולה לכוונן את צבע הזוהר של הזרחן מהאזור הכחול לאזור הירוק בהתאם לריכוז הסמים, ולשפר את הפגמים של מדד עיבוד צבע נמוך וטמפרטורת צבע גבוהה הקשורה לדיודות קשיחות אור לבן. צריכת אנרגיה גבוהה היא הבעיה העיקרית בסינתזה של אבקות פלורסנט מבוססות בורופוספט בשיטת מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה. נכון לעכשיו, יותר ויותר חוקרים מחויבים לפתח ולחפש מטריצות מתאימות כדי לפתור את בעיית צריכת האנרגיה הגבוהה בשיטת מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה. בשנת 2015, Hasegawa et al. השלים את הכנת המצב המוצק בטמפרטורה נמוכה של שלב Li2NABP2O8 (LNBP) באמצעות קבוצת החלל P1 של המערכת הטריקלינית לראשונה. בשנת 2020 ג'ו ואח '. דיווחו על מסלול סינתזת במצב מוצק בטמפרטורה נמוכה עבור זרחן חדשני Li2NABP2O8: EU3+(LNBP: EU), ובוחן צריכת אנרגיה נמוכה ומסלול סינתזה בעלות נמוכה עבור זרחן אורגני.

2.2 שיטת משקעים משותפת

שיטת המשקעים CO היא גם שיטת סינתזה "כימית רכה" נפוצה להכנת חומרים זוהרים אדמה נדירים אורגניים. שיטת המשקעים של CO כוללת הוספת משקע למגיב, המגיב עם הקטיונים בכל מגיב ליצירת משקעים או הידרוליזה של המגיב בתנאים מסוימים ליצירת תחמוצות, הידרוקסידים, מלחים בלתי מסיסים וכו '. היתרונות של שיטת המשקעים CO הם פעולה פשוטה, צריכת זמן קצר, צריכת אנרגיה נמוכה וטוהר מוצר גבוה. היתרון הבולט ביותר שלו הוא שגודל החלקיקים הקטן שלו יכול לייצר ישירות ננו -גבישים. החסרונות של שיטת המשקעים CO הם: ראשית, תופעת צבירת המוצר המתקבלת היא חמורה, מה שמשפיע על הביצועים הזוהרים של החומר הניאון; שנית, צורת המוצר אינה ברורה וקשה לשליטה; שלישית, ישנן דרישות מסוימות לבחירת חומרי הגלם, ותנאי המשקעים בין כל מגיב צריכים להיות דומים או זהים ככל האפשר, שאינם מתאימים ליישום רכיבי מערכת מרובים. K. Petcharoen et al. חלקיקי ננו -חלקיקים מגנטיים כדוריים מסונתזים באמצעות אמוניום הידרוקסיד כשיטת משקעים משקעים וכימית CO. חומצה אצטית וחומצה אולאית הוכנסו כחומרי ציפוי בשלב ההתגבשות הראשוני, וגודל חלקיקי המגנטיט נשלט בטווח של 1-40nm על ידי שינוי הטמפרטורה. החלקיקים המגנטיים המפוזרים היטב בתמיסה מימית התקבלו באמצעות שינוי פני השטח, מה ששיפור תופעת האגרומציה של החלקיקים בשיטת המשקעים CO. Kee et al. השווה את ההשפעות של שיטה הידרותרמית ושיטת המשקעים CO על הצורה, המבנה וגודל החלקיקים של האיחוד האירופי-CSH. הם ציינו כי שיטה הידרותרמית מייצרת ננו -חלקיקים, ואילו שיטת המשקעים המשותפת מייצרת חלקיקים פריזמטיים של Submicron. בהשוואה לשיטת המשקעים CO, השיטה ההידרותרמית מציגה גבישות גבוהה יותר ועוצמת פוטולומינסקנט טובה יותר בהכנת אבקת האיחוד האירופי-CSH. JK Han et al. פיתח שיטת משקעים משותפת חדשה באמצעות ממיס לא מימי N, N-dimethylformamide (DMF) להכנה (BA1-XSRX) 2SIO4: זרחן EU2 עם חלוקת גודל צרה ויעילות קוונטית גבוהה ליד ננו כדורי או חלקיקים בגודל תת-מיקרון. DMF יכול להפחית את תגובות הפילמור ולהאט את קצב התגובה במהלך תהליך המשקעים, ולסייע במניעת צבירת חלקיקים.

2.3 שיטת סינתזה תרמית הידרותרמית/ממס

השיטה ההידרותרמית החלה באמצע המאה ה -19 כאשר הגיאולוגים הדמו מינרליזציה טבעית. בראשית המאה העשרים, התיאוריה התבגרה בהדרגה וכיום היא אחת משיטות הכימיה המבטיחות ביותר לפתרונות. שיטה הידרותרמית היא תהליך בו אדי מים או תמיסה מימית משמשת כמדיום (להובלת יוני וקבוצות מולקולריות ולחץ העברה) כדי להגיע למצב תת-קריטי או סופר-קריטי בסביבה סגורה בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה (הראשון יש טמפרטורה של 100-240 ℃, ואילו הטמפרטורה של עד 1000 טמפרטורה, בהיבולת הגבלה, מעצבת, מעלה את שיעור הגבוה, קבוצות מולקולריות מתפזרות לטמפרטורה נמוכה להתגבשות מחדש. הטמפרטורה, ערך ה- pH, זמן התגובה, הריכוז וסוג המבשר בתהליך ההידרוליזה משפיעים על קצב התגובה, מראה הגביש, הצורה, המבנה וקצב הגידול בדרגות שונות. עלייה בטמפרטורה לא רק מאיזה את פירוק חומרי הגלם, אלא גם מגדילה את ההתנגשות היעילה של מולקולות לקידום היווצרות גביש. שיעורי הגידול השונים של כל מישור קריסטל בגבישי pH הם הגורמים העיקריים המשפיעים על שלב הקריסטל, גודל ומורפולוגיה. אורך זמן התגובה משפיע גם על צמיחת הגבישים, וככל שהזמן יותר זמן, כך הוא חיובי יותר לצמיחת גבישים.

היתרונות של השיטה ההידרותרמית באים לידי ביטוי בעיקר ב: ראשית, טוהר קריסטל גבוה, ללא זיהום טומאה, חלוקת גודל חלקיקים צרה, תשואה גבוהה ומורפולוגיה של מוצרים מגוונים; השנייה היא שתהליך הפעולה פשוט, העלות נמוכה וצריכת האנרגיה נמוכה. מרבית התגובות מתבצעות בסביבות טמפרטורה בינוניות עד נמוכות, ותנאי התגובה קלים לשליטה. מגוון היישומים הוא רחב ויכול לעמוד בדרישות ההכנה של צורות חומרים שונות; שלישית, הלחץ של הזיהום הסביבתי נמוך והוא ידידותי יחסית לבריאות המפעילים. החסרונות העיקריים שלו הם שמבשר התגובה מושפע בקלות על ידי pH, טמפרטורה וזמן סביבתי, ולמוצר יש תכולת חמצן נמוכה.

השיטה הסולוטרמית משתמשת בממסים אורגניים כמדיום התגובה, ומרחיבה עוד יותר את תחולתן של שיטות הידרותרמיות. בשל ההבדלים המשמעותיים בתכונות הפיזיקליות והכימיות בין ממסים אורגניים ומים, מנגנון התגובה מורכב יותר, והמראה, המבנה וגודל המוצר מגוונים יותר. Nallappan et al. גבישי Moox מסונתזים עם מורפולוגיות שונות מהגיליון לננוורוד על ידי שליטה על זמן התגובה של שיטה הידרותרמית באמצעות נתרן דיאלקיל סולפט כחומר בימוי קריסטל. Dianwen Hu et al. חומרים מורכבים מסונתזים המבוססים על קובלט polyoxymolybdenum (COPMA) ו- UIO-67 או מכיל קבוצות דו-פירידיל (UIO-BPY) בשיטה סולוטרמית על ידי אופטימיזציה של תנאי הסינתזה.

2.4 שיטת סול ג'ל

שיטת סול ג'ל היא שיטה כימית מסורתית להכנת חומרים פונקציונליים אורגניים, הנמצאים בשימוש נרחב בהכנת ננו -חומרים מתכתיים. בשנת 1846 השתמשו אלבלמן לראשונה שיטה זו כדי להכין את SiO2, אך השימוש בה עדיין לא היה בוגר. שיטת ההכנה היא בעיקר להוסיף מפעיל יון אדמה נדיר בתמיסת התגובה הראשונית כדי להפוך את התנף הממס לייצור ג'ל, והג'ל המוכן מקבל את מוצר היעד לאחר טיפול בטמפרטורה. לזרחן המיוצר בשיטת סול ג'ל יש מורפולוגיה טובה ומאפיינים מבניים, ולמוצר יש גודל חלקיקים אחיד קטן, אך יש לשפר את הזוהר שלו. תהליך ההכנה של שיטת סול-ג'ל הוא פשוט וקל להפעלה, טמפרטורת התגובה נמוכה וביצועי הבטיחות גבוהים, אך הזמן ארוך, והכמות של כל טיפול מוגבלת. Gaponenko et al. מבנה רב-שכבתי Amorphous Amorphous BatiO3/SiO2 על ידי שיטת סול-ג'ל של צנטריפוגה וטיפול בחום עם טרנססיבסיביות טובה ומדד השבירה, וציין כי מדד השבירה של סרט BatiO3 יגדל עם עליית ריכוז ה- SOL. בשנת 2007, קבוצת המחקר של ליו ל 'תפסה בהצלחה את מתחם ה- EU3+המתכת/רגישות המתכת/רגישות היציבות ביותר ביציבות בהיר בננו -קומפוזיטים מבוססי סיליקה וג'ל יבש מסומם בשיטת ג'ל SOL. בכמה שילובים של נגזרות שונות של רגישות אדמה נדירות ותבניות סיליקה ננו-פוריות, השימוש בתבנית 1,10-פננתרולין (OP) בתבנית Tetreethoxysilane (TEOS) מספקת את הג'ל היבש הטוב ביותר של פלואורסצנט כדי לבחון את התכונות הספקטרליות של EU3+.

2.5 שיטת סינתזת מיקרוגל

שיטת סינתזת מיקרוגל היא שיטת סינתזה כימית ירוקה ונטולת זיהום חדשה בהשוואה לשיטת מצב מוצק בטמפרטורה גבוהה, הנמצאת בשימוש נרחב בסינתזת חומרים, במיוחד בתחום הסינתזה של ננו-חומר, המציגה תנופת התפתחות טובה. מיקרוגל הוא גל אלקטרומגנטי עם אורך גל בין 1NN ל- 1M. שיטת מיקרוגל היא התהליך בו חלקיקים מיקרוסקופיים בתוך חומר ההתחלה עוברים קיטוב תחת השפעת חוזק שדה אלקטרומגנטי חיצוני. ככל שכיוון השדה החשמלי במיקרוגל משתנה, התנועה וכיוון הסידור של הדיפולים משתנים ברציפות. תגובת ההיסטריה של הדיפוליות, כמו גם המרת האנרגיה התרמית שלהם ללא צורך בהתנגשות, חיכוך ואובדן דיאלקטרי בין אטומים למולקולות, משיגה את אפקט החימום. בשל העובדה שחימום מיקרוגל יכול לחמם באופן אחיד את מערכת התגובה כולה ולבצע אנרגיה במהירות, ובכך לקדם את התקדמות התגובות האורגניות, בהשוואה לשיטות הכנה מסורתיות, שיטת סינתזת המיקרוגל היא בעלת היתרונות של מהירות התגובה המהירה, בטיחות ירוקה, גודל חלקיקים קטנים ואחידים, וטוהר שלב גבוה. עם זאת, מרבית הדיווחים משתמשים כיום בבולמי מיקרוגל כמו אבקת פחמן, FE3O4 ו- MNO2 כדי לספק בעקיפין חום לתגובה. חומרים שנספגים בקלות על ידי מיקרוגל ויכולים להפעיל את המגיבים עצמם זקוקים לחקירה נוספת. Liu et al. שילב את שיטת המשקעים CO עם שיטת המיקרוגל כדי לסנתז את ספינל LIMN2O4 טהור עם מורפולוגיה נקבובית ותכונות טובות.

2.6 שיטת בעירה

שיטת הבעירה מבוססת על שיטות חימום מסורתיות, המשתמשות בבעירה של חומר אורגני כדי לייצר את מוצר היעד לאחר אידוי הפיתרון ליובש. הגז שנוצר על ידי בעירה של חומר אורגני יכול להאט ביעילות את התרחשות האגרומציה. בהשוואה לשיטת חימום במצב מוצק, היא מפחיתה את צריכת האנרגיה ומתאימה למוצרים עם דרישות טמפרטורת תגובה נמוכה. עם זאת, תהליך התגובה מחייב תוספת של תרכובות אורגניות, מה שמגדיל את העלות. לשיטה זו יכולת עיבוד קטנה ואינה מתאימה לייצור תעשייתי. למוצר המיוצר בשיטת בעירה יש גודל חלקיקים קטן ואחיד, אך בשל תהליך התגובה הקצר, יתכנו גבישים לא שלמים, המשפיעים על ביצועי הזוהר של הגבישים. Anning et al. השתמשו ב- LA2O3, B2O3 ו- Mg כחומרי התחלה והשתמשו בסינתזת בעירה בסיוע מלח כדי לייצר אבקת LAB6 בקבוצות בפרק זמן קצר.

3. יישום שלאירופה נדירה של כדור הארץמתחמים בפיתוח טביעות אצבע

שיטת תצוגת אבקה היא אחת משיטות התצוגה הקלאסיות והמסורתיות של טביעות אצבע. נכון לעכשיו ניתן לחלק את האבקות המציגות טביעות אצבעות לשלוש קטגוריות: אבקות מסורתיות, כמו אבקות מגנטיות המורכבות מאבקת ברזל עדינה ואבקת פחמן; אבקות מתכת, כמו אבקת זהב,אבקת כסף, ואבקות מתכת אחרות עם מבנה רשת; אבקה פלורסנטית. עם זאת, לאבקות מסורתיות לרוב מתקשים גדולים בהצגת טביעות אצבעות או טביעות אצבעות ישנות על חפצי רקע מורכבים, ויש להם השפעה רעילה מסוימת על בריאות המשתמשים. בשנים האחרונות אנשי מדע וטכנולוגיה פליליים העדיפו יותר ויותר את יישום חומרים פלורסנטיים של ננו לתצוגה של טביעות אצבע. בשל המאפיינים הזוהרים הייחודיים של EU3+והיישום הרחב שלכדור הארץ הנדירחומרים,אירופה נדירה של כדור הארץקומפלקסים לא רק הפכו לנקודה חמה מחקרית בתחום המדע המשפטי, אלא גם מספקים רעיונות מחקר רחבים יותר לתצוגת טביעות אצבע. עם זאת, ל- EU3+בנוזלים או במוצקים יש ביצועי ספיגת אור לקויים ויש לשלב אותם עם ליגנדים כדי לרגיש ולפלט אור, מה שמאפשר ל- EU3+להציג תכונות פלואורסצנטיות חזקות ומתמשכות יותר. נכון לעכשיו, הליגנדים הנפוצים כוללים בעיקר β- דיקטונים, חומצות קרבוקסיליות ומלחי קרבוקסילאט, פולימרים אורגניים, מקרו-מחזורי סופרמולקולריים וכו '. עם המחקר והיישום המעמיק שלאירופה נדירה של כדור הארץקומפלקסים, נמצא כי בסביבות לחות, הרטט של מולקולות H2O בתיאום באירופהקומפלקסים עלולים לגרום למרועת הזוהר. לכן, על מנת להשיג סלקטיביות טובה יותר וניגודיות חזקה בתצוגת טביעות אצבע, יש לעשות מאמצים כדי ללמוד כיצד לשפר את היציבות התרמית והמכנית שלאירופהמתחמים.

בשנת 2007, קבוצת המחקר של ליו ל 'הייתה החלוץ של הצגתאירופהמתחמים לתחום תצוגת טביעות האצבע לראשונה בבית ומחוצה לה. ניתן להשתמש במתחמי יון מתכת/רגישות מתכת/רגישים מתכתית ויציבה מאוד ויציבה בהירה. מחקר חקר הציג את תהליך ההכנה, ספקטרום UV/VIS, מאפייני פלואורסצנציה ותוצאות תיוג טביעות אצבע של ננו -קומפוזיטים חדשים אלה EU3+/OP/TEOS.

בשנת 2014, Seung Jin Ryu et al. יצר תחילה קומפלקס EU3+([EUCL2 (PHEN) 2 (H2O) 2] Cl · H2O) על ידי hexahydrateאירופה כלוריד(EUCL3 · 6H2O) ו- 1-10 פננתרולין (phen). דרך תגובת חילופי היונים בין יוני נתרן בין שכבותאירופהיונים מורכבים, תרכובות היברידיות ננו-אינן משולבות (האיחוד האירופי (PHEN) 2) 3+- אבן סבון ליתיום מסונתזת ואיחוד האירופי (PHEN) 2) 3+- מונטמורלוניט טבעי) הושגו. תחת עירור של מנורת UV באורך גל של 312 ננומטר, שני המתחמים לא רק שומרים על תופעות פוטולומינצנטיות אופייניות, אלא גם בעלות יציבות תרמית, כימית ומכנית גבוהה יותר בהשוואה למתחמי EU3+טהורים. עוצמה מאשר [האיחוד האירופי (phen) 2] 3+- מונטמורלוניט, וטביעת האצבע מציגה קווים ברורים יותר וניגודיות חזקה יותר לרקע. בשנת 2016, V Sharma et al. אלומינט סטרונציום מסונתז (SRAL2O4: EU2+, DY3+) אבקת ניאון ננו בשיטת בעירה. האבקה מתאימה לתצוגה של טביעות אצבעות טריות וישנות על חפצים חדירים ולא חדירים כמו נייר צבעוני רגיל, נייר אריזה, נייר אלומיניום ודיסקים אופטיים. זה לא רק מפגין רגישות וסלקטיביות גבוהה, אלא יש גם מאפייני זרימה חזקים וארוכי טווח. בשנת 2018, Wang et al. חלקיקי ננו-חלקיקים מוכנים (ESM-CAS-NP) מסוממים עםאירופה, סמריום, ומנגן בקוטר ממוצע של 30 ננומטר. חלקיקי הננו היו מכוסים עם ליגנדים אמפיפיליים, מה שאיפשר להם להתפזר באופן אחיד במים מבלי לאבד את יעילות הקרינה שלהם; שינוי CO של משטח ESM-Cas-NP עם 1-dodecylthiol וחומצה 11-mercaptoundecanoic (Arg-DT)/ MUA@ESM-CAS NPs פתר בהצלחה את בעיית מרווה הקרינה במים וצבירת חלקיקים הנגרמת על ידי הידרוליזה של חלקיקים באבקה פלואורסצנט ננו. אבקה פלואורסצנטית זו לא רק מציגה טביעות אצבעות פוטנציאליות על חפצים כמו נייר אלומיניום, פלסטיק, זכוכית ואריחי קרמיקה עם רגישות גבוהה, אלא יש לה גם מגוון רחב של מקורות אור עירור ואינה דורשת ציוד מיצוי תמונה יקר כדי להציג טביעות אצבע באותה שנה, קבוצת המחקר של וואנג סינון סדרה של טרינריאירופהקומפלקסים [EU (MA-MA) 3 (O-PHEN)] באמצעות חומצה אורתו, מטא ו- P-methylbenzoic כליגנד הראשון ואורתו פננתרולין כליגנד השני בשיטת המשקעים. תחת הקרנת אור אולטרה סגול של 245 ננומטר, ניתן להציג בבירור טביעות אצבעות פוטנציאליות על חפצים כמו פלסטיקה וסימנים מסחריים. בשנת 2019, סונג ג'ון פארק ואח '. YBO3 מסונתז: LN3+(LN = EU, TB) זרחן דרך שיטה סולוטרמית, תוך שיפור יעיל של איתור טביעות אצבע פוטנציאליות והפחתת הפרעות דפוס רקע. בשנת 2020, Prabakaran et al. פיתח NA פלואורסצנטי [EU (5,50 DMBP) (PHEN) 3] · CL3/D-dextrose Composite, באמצעות EUCL3 · 6H20 כמבשר. Na [EU (5,5 '- DMBP) (PHEN) 3] CL3 סונתז באמצעות PHEN ו- 5,5 ′- DMBP בשיטת ממס חם, ואז נעשה שימוש ב- NA [EU (5,5'- DMBP) (PHEN) 3] CL3 ו- D-DEXTROSE שימשו כ- Pearudor כדי ליצור NA (5,50 DMBP) (DMBON 3] (5,50 DMBIN) (DMBIN) 3] TOP) 3] שיטה. מתחם 3/d-dextrose. באמצעות ניסויים, המורכב יכול להציג בבירור טביעות אצבעות על חפצים כמו כובעי בקבוקי פלסטיק, משקפיים ומטבע דרום אפריקני תחת עירור של אור שמש 365 ננומטר או אור אולטרה סגול, עם ניגודיות גבוהה יותר וביצועי פלואורסצנט יציבים יותר. בשנת 2021, דן ג'אנג ואח '. עוצב וסינתזה בהצלחה חדש Hexanuclear EU3+מורכב EU6 (PPA) 18CTP-TPY עם שישה אתרי כריכה, עם יציבות תרמית פלואורסצנטית מעולה (<50 ℃) וניתן להשתמש בהן לתצוגת טביעות אצבע. עם זאת, יש צורך בניסויים נוספים כדי לקבוע את אנשי האורח המתאימים שלה. בשנת 2022, L Brini et al. סינתזה בהצלחה של האיחוד האירופי: y2sn2o7 אבקת פלורסנט בשיטת משקעים משותפת וטיפול טחינה נוסף, שיכולה לחשוף טביעות אצבעות פוטנציאליות על אובייקטים מעץ ובלתי נעימים. באותה שנה, קבוצת המחקר של וואנג סינתזה Nayf4: yb באמצעות שיטת סינתזה תרמית, er@@yvo4 core-shellsence typluers, gulate ganters ganters gants and and and and and and sypers gants gants and sypluman עירור אולטרה סגול וקרינה ירוקה בהירה מתחת לעירור של 980 ננומטר כמעט אינפרא אדום, והשיגו תצוגה של מצב כפול של טביעות אצבעות פוטנציאליות על האורח. תצוגת טביעות האצבע הפוטנציאלית על חפצים כמו אריחי קרמיקה, יריעות פלסטיק, סגסוגות אלומיניום, RMB ונייר מכתב צבעוני מציגה רגישות גבוהה, סלקטיביות, ניגודיות והתנגדות חזקה להפרעות רקע.

4 Outlook

בשנים האחרונות המחקר עלאירופה נדירה של כדור הארץקומפלקסים משכו תשומת לב רבה, בזכות התכונות האופטיות והמגנטיות המצוינות שלהם כמו עוצמת תאורה גבוהה, טוהר צבע גבוה, חיי פלואורסצנציה ארוכים, פערי ספיגת אנרגיה גדולים ופליטת פליטה ופסגות ספיגה צרות. עם העמקת המחקר על חומרי כדור הארץ נדירים, יישומיהם בתחומים שונים כמו תאורה ותצוגה, מדעי ביו, חקלאות, צבא, תעשיית מידע אלקטרונית, העברת מידע אופטי, פלואורסצנציה נגד קלע, גילוי פלואורסצנטי וכו '. התכונות האופטיות שלאירופהמתחמים מצוינים, ושדות היישום שלהם מתרחבים בהדרגה. עם זאת, היעדר היציבות התרמית שלהם, התכונות המכניות ויכולת התהליך יגבילו את היישומים המעשיים שלהם. מנקודת מבט המחקר הנוכחית, מחקר היישומים של המאפיינים האופטיים שלאירופהקומפלקסים בתחום המדע המשפטית צריכים בעיקר להתמקד בשיפור התכונות האופטיות שלאירופהמורכבים ופתרון בעיות של חלקיקי פלורסנט מועדים לצבירה בסביבות לחות, תוך שמירה על היציבות ויעילות הזוהר שלאירופהמתחמים בפתרונות מימיים. בימינו, התקדמות החברה והמדע והטכנולוגיה הציגה דרישות גבוהות יותר להכנת חומרים חדשים. תוך כדי עמידה בצרכי היישום, זה אמור לעמוד גם במאפייני העיצוב המגוון ועלות נמוכה. לכן, מחקר נוסף עלאירופהקומפלקסים בעלי משמעות רבה לפיתוח משאבי האדמה הנדירים העשירים של סין ופיתוח מדע וטכנולוגיה פלילית.