新型納米材料顯現常見疑難客體上手印的研究

摘 要：在基層民警辦案過程中現場手印的提取是獲取證據，找到破案思路的重要證據來源方法。在一些案件中，常由于遭到人為破壞或者現場保護不力導致指紋提取困難。但是納米材料提取指紋可以一定程度上解決這個問題。三種現在常有的納米材料提取手印可以針對不同疑難客體提取缺損指紋。得益于納米材料對手印紋線提取的清晰度和高還原度，還有納米材料具有的較強選擇性，對于解決基層提取手印有很大幫助。這會給我們民警辦案縮短很長時間，也會高度還原一些殘缺指紋，給破案提供新思路，找到更準確地證據。

關鍵詞：手印 ;納米材料 ;疑難性客體

隨著科技的不斷的發展， 納米技術走進我們的視野，納米材料是指在三維空間中至少有一維處在納米尺度范圍（1-100nm）或由它們作為基本單元構成的材料。納米材料這種獨特的性質受到了國內外法庭科學家的青睞，成為當前手印專家研究的熱點，推動了世界各國刑偵技術發展。：納米材料顯現手印是指采用納米技術方法處理留有手印檢材，使潛在手印成為可見手印圖像，并將它們記錄下來進行鑒定的方法。相對于傳統的手印顯現粉末材料易受潮、顯現效果不穩定，保存時間短，提取方式受客體限制。而常用于手印顯現的納米材料（鎘（Cd）和銪 Eu 等半導體納米材料 ;二氧化硅納米復合材料;金、銀、鋅、鐵、鈦等金屬納米粒子）具有結合性強，顯現穩定，保存時間長，所以特對這三種納米材料顯現手印展開研究。

一 常規的納米材料

指紋顯現技術自1877年首創至今，與DNA分析技術相比發展較緩。主要有以下幾種常規顯現方法和材料：1、粉末法：（金屬粉末、非金屬粉末、磁性粉末、熒光粉末顯現手印）2、煙熏法：（松香、樟腦、煤油、蠟燭、硫磺、鎂粉顯現手印）3、高真空鍍膜法：（真空鍍膜儀）4、激光顯現法：（波長514微米連續波激光器顯現手印為主顯現手印）但在實踐應用中或都存在些許問題如粉末材料易受潮、顯現效果不穩定，保存時間短，提取方式受客體限制等，不利于基層實踐展開。

二 、三種常見的新型納米材料

1、半導體納米材料顯現手印

半導體納米晶是尺寸為納米量（1nm=10-9m）的超微顆粒，也稱作半導體量子點，是由數目極少的原子或分子組成的原子或原子團簇，通常是由IIB-VI族或III-V族原子與硅原子構成的化合物。由于半導體量子點的直徑小于其玻爾半徑，具有量子尺寸效應和介電限域效應，使得半導體納米晶顯示出獨特的熒光特性。

光致熒光顯現潛在手印，是利用潛在手印中的一些固有元素或經過一些化學試劑處理后生成的物質，在激發光源（如紫外線、激光）的照射下產生熒光或磷光。半導體納米晶體的激發波長的范圍較寬，發射波長的范圍較窄，斯托克斯位移大，而且半導體納米晶體比有機熒光染料穩定，熒光光譜幾乎不受周圍環境（如溶劑、pH 值、溫度等）的影響。手印殘留物中的有機物，如氨基酸，蛋白質，油脂等與半導體納米晶發生獨特的結合作用，利用半導體納米晶獨特的物理化學性質，得到清晰地手印圖像。

半導體材料在手印顯現中的應用發展，美國德克薩斯技術大學的 Menzel 課題組于1999年首先將硫化鎘（CdS）納米復合材料用于顯現潛手印，開創了納米技術在手印顯現中應用的新領域，合成了二辛基硫化琥珀酸鈉包覆修飾的硫化鎘納米顆粒。2008年美國德州理工大學 Cheng 對水溶性光致熒光納米粒子用于手印的顯現展開了研究。研究發現納米粒子表面的羧基可以與手

印物質中殘留的氨基酸和油脂等發生作用，從而使半導體納米晶選擇性的沉積在手印紋線上，圖像效果良好。

2、二氧化硅納米材料顯現手印

納米二氧化硅是一種無毒非金屬材料，由于其特殊理化性質，在高溫下仍具有高強、高韌、穩定性好等特性，在塑料、橡膠、纖維、涂料、生物醫學和光學等領域具有廣泛的應用前景。納米二氧化硅表面帶有大量的不飽和殘鍵以及不同鍵合狀態的羥基，具有表面易改性的特性，因此我們通過二氧化硅表面處理工藝對其進行改進，納米顆粒的團聚現象降低了，與有機介質的相容性得到增強，從而展現出在手印學領域巨大的應用前景。

英國桑德蘭大學的 Frederick J Rowell 課題組與2004年，合成了一種被疏水性物質包覆修飾的二氧化硅（SiO2）納米粒子，用于油潛手印的顯現。2007年 Frederick J Rowell 課題組進一步合成了表面修飾各種有機熒光染料（堿性黃、堿性紅、羅丹明6G、結晶紫、亞甲藍等）或者彩色可磁化的二氧化硅納米粒子，較清晰的顯現出非滲透性客體表面油潛手印。2009年他們用疏水性納米二氧化硅粉末顯現潛在汗液手印，膠帶粘取后，再用基質輔助激光解析離子化飛行時間質譜（SALDI-TOF-MS）檢測膠帶手印，可有效檢測到汗液手印中存在的多種藥物和毒品及其體內代謝物成分。他們將這種方法用于檢測玻璃杯和金屬表面吸煙者留下的手印，獲得了滿意的檢測結果。2008年國內劉麗等人采用溶膠 - 凝膠法合成了具有高熒光和光穩定性的銪摻雜二氧化硅膠體復合材料，他們選擇不同的稀土材料作為穩定劑摻雜到二氧化硅中，之后用銪—鄰菲咯啉配合物引入至二氧化硅基質中制成復合凝膠發光材料，對常見客體均有好的顯現效果。

3、金屬納米材料顯現手印

納米金屬材料顯現手印是指用在形態上被縮小至納米尺度的金屬顆粒如Au、Ag、Zn金屬粒子，利用納米Au、納米Ag能夠與抗體分子穩定結合， 在手印顯現的同時，可以實現對手印遺留物質中的特定成分進行靶向識別，提高手印顯現的高選擇性，確保手印顯現的高精準性。而納米級的多晶體金屬材料，其粒徑小（通常約100nm）、晶界體積分數甚大，且具有納米材料的量子尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應，庫侖阻塞效應，介電限域效應等物理效應，導致金屬納米材料呈現出不同于常規材料的特殊物理化學性質，促使其在手印顯現方面具有較大的應用前景。

三、納米材料于傳統材料提取指紋的優缺對比

納米材料具有獨特的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧穿效應，在磁學、光學、熱學、力學等方面有著優異的特性能手印殘留物中的有機物，如氨基酸，蛋白質，油脂等與半導體納米晶發生獨特的結合作用，利用半導體納米晶獨特的物理化學性質，得到清晰地手印圖像。相對于傳統材料易受潮、顯現效果不穩定，保存時間短，提取方式受客體限制，新型納米能有更強的結合性、不易受環境影響、保存時間更長、提取更為清晰可靠。

四、總結

雖然納米材料顯現手印還存在些許問題如：難探尋適用于手印顯現的納米材料、難以將顆粒做成納米級，以及納米顆粒的分散方式等。這些問題都有待進一步研究和完善。而且適合潛手印顯現的納米材料應該具備三個條件：光譜性能良好、能穩定分散于液（固、氣）相當中、同手印物質結合快速牢固。此外，也必須考慮安全性和納米材料用于顯現潛手印還存在一些的問題：所采用的材料有些價格比較昂貴，有些納米材料的合成步驟較繁瑣，應用成本較高。現階段主要還處在篩選尋找適用的納米材料，證實顯現方法的可行性階段，尚未形成規范的技術標準和顯現工藝。但納米材料顯現手印是一種未來的發展趨勢并取得了一定的進展，能解決傳統顯現材料顯現不穩定，保持時間不長，與特定客體結合性不強的缺點的。在今后的公安實踐工作中來說新型納米材料還是值得在推廣的。

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作者簡介：吳銳思 男 漢族 湖南岳陽人 湖南警察學院本科在讀 刑事科學技術專業

項目信息：2020年湖南省大學生創新創業訓練項目新型納米材料顯現常見疑難客體上手印的研究（S202011534053），指導老師 楊勇