پیشرفت در مطالعه مجتمع‌های اروپیوم خاکی کمیاب برای توسعه اثر انگشت

الگوهای پاپیلی روی انگشتان انسان اساساً در ساختار توپولوژیکی خود از بدو تولد بدون تغییر باقی می‌مانند و از فردی به فرد دیگر ویژگی‌های متفاوتی دارند و الگوهای پاپیلاری روی هر انگشت یک فرد نیز متفاوت است. الگوی پاپیلا روی انگشتان برآمدگی دارد و با منافذ عرق زیادی پخش شده است. بدن انسان به طور مداوم موادی از آب مانند عرق و مواد روغنی مانند روغن ترشح می کند. این مواد در هنگام تماس بر روی جسم منتقل شده و رسوب می کنند و اثری بر روی جسم ایجاد می کنند. دقیقاً به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد اثر دست، مانند ویژگی‌های فردی، پایداری مادام‌العمر، و ماهیت بازتابی علائم لمسی است که از اولین استفاده از اثر انگشت برای شناسایی شخصی، اثر انگشت به نماد شناخته‌شده تحقیقات جنایی و شناسایی هویت شخصی تبدیل شده است. در اواخر قرن 19.

در صحنه جرم، به جز اثر انگشت های رنگی سه بعدی و مسطح، بیشترین میزان وقوع اثر انگشت احتمالی است. اثر انگشت احتمالی معمولاً نیاز به پردازش بصری از طریق واکنش‌های فیزیکی یا شیمیایی دارد. روش‌های رایج توسعه اثر انگشت بالقوه عمدتاً شامل توسعه نوری، توسعه پودر و توسعه شیمیایی است. در میان آنها، توسعه پودر به دلیل عملکرد ساده و هزینه کم مورد علاقه واحدهای مردمی است. با این حال، محدودیت‌های نمایش اثر انگشت مبتنی بر پودر سنتی دیگر پاسخگوی نیازهای تکنسین‌های جنایی نیست، مانند رنگ‌ها و مواد پیچیده و متنوع شی در صحنه جرم، و کنتراست ضعیف بین اثر انگشت و رنگ پس‌زمینه. اندازه، شکل، ویسکوزیته، نسبت ترکیب و عملکرد ذرات پودر بر حساسیت ظاهر پودر تاثیر می گذارد. گزینش پذیری پودرهای سنتی ضعیف است، به ویژه جذب افزایش یافته اجسام مرطوب روی پودر، که گزینش پذیری توسعه پودرهای سنتی را تا حد زیادی کاهش می دهد. در سال های اخیر، پرسنل علوم و فناوری جنایی به طور مستمر در حال تحقیق در مورد مواد جدید و روش های سنتز بوده اند که از جمله آنهاستزمین کمیابمواد شب تاب به دلیل خواص نورانی منحصر به فرد، کنتراست بالا، حساسیت بالا، گزینش پذیری بالا و سمیت کم در کاربرد نمایشگر اثر انگشت، توجه پرسنل علوم و فناوری جنایی را به خود جلب کرده اند. اوربیتال‌های 4f عناصر کمیاب خاکی که به تدریج پر شده‌اند، سطوح انرژی بسیار غنی را به آن‌ها می‌دهند و اوربیتال‌های الکترونی لایه‌های 5s و 5P عناصر کمیاب خاکی کاملاً پر شده‌اند. الکترون های لایه 4f محافظ هستند و به الکترون های لایه 4f حالت حرکتی منحصر به فردی می دهند. بنابراین، عناصر خاکی کمیاب، پایداری بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند و پایداری شیمیایی بدون نور سفید کردن، غلبه بر محدودیت‌های رنگ‌های آلی متداول. علاوه بر این،زمین کمیابعناصر همچنین دارای خواص الکتریکی و مغناطیسی برتر در مقایسه با سایر عناصر هستند. خواص نوری منحصر به فردزمین کمیابیون‌هایی مانند طول عمر فلورسانس طولانی، باندهای جذب و انتشار باریک، و شکاف‌های بزرگ جذب انرژی و انتشار، توجه گسترده‌ای را در تحقیقات مرتبط با نمایش اثر انگشت به خود جلب کرده‌اند.

در میان متعددزمین کمیابعناصر،یوروپیوممتداول ترین ماده شب تاب است. دمارکی، کاشفیوروپیومدر سال 1900، برای اولین بار خطوط تیز در طیف جذب محلول Eu3+in را توصیف کرد. در سال 1909، اوربان کاتدولومینسانس را توصیف کردGd2O3: Eu3+. در سال 1920، پراندتل برای اولین بار طیف جذب Eu3+ را منتشر کرد که مشاهدات دی ماره را تایید کرد. طیف جذب Eu3+ در شکل 1 نشان داده شده است. Eu3+ معمولاً روی اوربیتال C2 قرار می گیرد تا انتقال الکترون ها از سطوح 5D0 به 7F2 را تسهیل کند و در نتیجه فلورسانس قرمز را آزاد کند. Eu3+ می‌تواند به انتقال از الکترون‌های حالت پایه به پایین‌ترین سطح انرژی حالت برانگیخته در محدوده طول موج نور مرئی دست یابد. تحت تحریک نور ماوراء بنفش، Eu3+ نور درخشان قرمز قوی را نشان می دهد. این نوع فوتولومینسانس نه تنها برای یون های Eu3+ دوپ شده در بسترهای کریستالی یا شیشه ها، بلکه برای کمپلکس های سنتز شده بایوروپیومو لیگاندهای آلی این لیگاندها می توانند به عنوان آنتن هایی برای جذب لومینسانس تحریک و انتقال انرژی تحریک به سطوح انرژی بالاتر یون های Eu3 عمل کنند. مهمترین کاربرد ازیوروپیومپودر فلورسنت قرمز استY2O3: Eu3+(YOX) جزء مهم لامپ های فلورسنت است. برانگیختگی نور قرمز Eu3+ را می توان نه تنها با نور ماوراء بنفش، بلکه با پرتو الکترونی (کاتدولومینسانس)، پرتو ایکس γ تابش α یا β ذرات، الکترولومینسانس، لومینسانس اصطکاکی یا مکانیکی و روش های نورتابی شیمیایی بدست آورد. با توجه به خواص درخشان آن، یک کاوشگر بیولوژیکی پرکاربرد در زمینه‌های علوم زیست پزشکی یا بیولوژیکی است. در سال‌های اخیر، علاقه پژوهشی پرسنل علوم و فناوری جنایی را در زمینه علوم پزشکی قانونی برانگیخته است و انتخاب خوبی برای عبور از محدودیت‌های روش پودر سنتی برای نمایش اثر انگشت ارائه می‌کند و اهمیت قابل توجهی در بهبود کنتراست دارد. حساسیت و گزینش پذیری نمایشگر اثر انگشت.

شکل 1 Eu3 + طیف‌نگار جذبی

1، اصل درخشندگیاروپیوم خاکی کمیابمجتمع ها

حالت پایه و حالت هیجان زده تنظیمات الکترونیکییوروپیومیون ها هر دو نوع 4fn هستند. با توجه به اثر محافظ عالی اوربیتال های s و d در اطرافیوروپیومیون های روی اوربیتال های 4f، انتقال های ff ازیوروپیومیون ها نوارهای خطی تیز و طول عمر فلورسانس نسبتاً طولانی را نشان می دهند. با این حال، به دلیل راندمان نوری کم یون های یوروپیوم در نواحی فرابنفش و نور مرئی، لیگاندهای آلی برای تشکیل کمپلکس بایوروپیومیون ها برای بهبود ضریب جذب نواحی ماوراء بنفش و نور مرئی. فلورسانس ساطع شده توسطیوروپیومکمپلکس ها نه تنها دارای مزایای منحصر به فرد شدت فلورسانس بالا و خلوص فلورسانس بالا هستند، بلکه می توانند با استفاده از راندمان جذب بالای ترکیبات آلی در مناطق نور ماوراء بنفش و نور مرئی بهبود یابند. انرژی تحریک مورد نیاز براییوروپیومفوتولومینسانس یونی بالا است کمبود راندمان فلورسانس کم. دو اصل اصلی لومینسانس وجود دارداروپیوم خاکی کمیابکمپلکس ها: یکی فوتولومینسانس است که به لیگاند نیاز داردیوروپیوممجتمع ها; جنبه دیگر این است که اثر آنتن می تواند حساسیت را بهبود بخشدیوروپیوملومینسانس یونی

لیگاند آلی پس از تحریک شدن توسط اشعه ماوراء بنفش یا نور مرئی خارجی، درزمین کمیابانتقال پیچیده از حالت پایه S0 به حالت تکی برانگیخته S1. الکترون‌های حالت برانگیخته ناپایدار هستند و از طریق تشعشع به حالت پایه S0 باز می‌گردند، انرژی آزاد می‌کنند تا لیگاند فلورسانس ساطع کند، یا به طور متناوب از طریق ابزارهای غیر تشعشعی به حالت برانگیخته سه‌گانه T1 یا T2 می‌پرد. حالت‌های برانگیخته سه‌گانه انرژی را از طریق تابش آزاد می‌کنند تا فسفرسانس لیگاند تولید کنند یا انرژی را بهفلز یوروپیومیون ها از طریق انتقال انرژی درون مولکولی غیر تشعشعی. یون های یوروپیوم پس از برانگیختگی از حالت پایه به حالت برانگیخته تبدیل می شوند ویوروپیومیون‌ها در حالت برانگیخته به سطح انرژی پایین انتقال می‌یابند، در نهایت به حالت پایه باز می‌گردند، انرژی آزاد می‌کنند و فلورسانس تولید می‌کنند. بنابراین، با معرفی لیگاندهای آلی مناسب برای تعامل بازمین کمیابیون‌ها و حساس کردن یون‌های فلزی مرکزی از طریق انتقال انرژی غیر تابشی در مولکول‌ها، می‌توان اثر فلورسانس یون‌های خاکی کمیاب را تا حد زیادی افزایش داد و نیاز به انرژی تحریک خارجی را کاهش داد. این پدیده به عنوان اثر آنتن لیگاندها شناخته می شود. نمودار سطح انرژی انتقال انرژی در مجتمع های Eu3+ در شکل 2 نشان داده شده است.

در فرآیند انتقال انرژی از حالت برانگیخته سه گانه به Eu3+، سطح انرژی حالت برانگیخته لیگاند سه گانه لازم است که بالاتر یا مطابق با سطح انرژی حالت برانگیخته Eu3+ باشد. اما زمانی که سطح انرژی سه گانه لیگاند بسیار بیشتر از کمترین انرژی حالت برانگیخته Eu3+ باشد، بازده انتقال انرژی نیز بسیار کاهش می یابد. هنگامی که تفاوت بین حالت سه گانه لیگاند و پایین ترین حالت برانگیخته Eu3+ کم باشد، شدت فلورسانس به دلیل تأثیر نرخ غیرفعال سازی حرارتی حالت سه گانه لیگاند ضعیف می شود. کمپلکس های بتا دیکتونی دارای مزایای ضریب جذب قوی UV، توانایی هماهنگی قوی، انتقال انرژی کارآمد بازمین کمیابs، و می توانند در هر دو شکل جامد و مایع وجود داشته باشند، و آنها را به یکی از پرمصرف ترین لیگاندها تبدیل می کندزمین کمیابمجتمع ها

شکل 2 نمودار سطح انرژی انتقال انرژی در Eu3+complex

2. روش سنتزاروپیوم خاکی کمیابمجتمع ها

2.1 روش سنتز حالت جامد در دمای بالا

روش حالت جامد در دمای بالا یک روش متداول برای آماده سازی استزمین کمیابمواد شب تاب، و همچنین به طور گسترده ای در تولید صنعتی استفاده می شود. روش سنتز حالت جامد در دمای بالا واکنش مواد جامد در شرایط دمای بالا (800-1500 ℃) برای تولید ترکیبات جدید با انتشار یا انتقال اتم ها یا یون های جامد است. برای آماده سازی از روش فاز جامد با دمای بالا استفاده می شودزمین کمیابمجتمع ها ابتدا، واکنش دهنده ها به نسبت معینی مخلوط می شوند و مقدار مناسبی شار به ملات برای آسیاب کامل اضافه می شود تا از اختلاط یکنواخت اطمینان حاصل شود. پس از آن، واکنش دهنده های زمینی برای کلسینه شدن در یک کوره با دمای بالا قرار می گیرند. در طول فرآیند کلسینه کردن، اکسیداسیون، احیا یا گازهای بی اثر را می توان با توجه به نیازهای فرآیند آزمایشی پر کرد. پس از تکلیس در دمای بالا، یک ماتریس با ساختار کریستالی خاص تشکیل می‌شود و یون‌های خاکی کمیاب فعال کننده به آن اضافه می‌شوند تا یک مرکز درخشان ایجاد کنند. کمپلکس کلسینه شده برای به دست آوردن محصول نیاز به خنک سازی، شستشو، خشک کردن، آسیاب مجدد، کلسینه کردن و غربالگری در دمای اتاق دارد. به طور کلی، چندین فرآیند سنگ زنی و تکلیس مورد نیاز است. آسیاب چندگانه می تواند سرعت واکنش را تسریع کند و واکنش را کامل تر کند. این به این دلیل است که فرآیند سنگ زنی سطح تماس واکنش دهنده ها را افزایش می دهد و سرعت انتشار و انتقال یون ها و مولکول ها در واکنش دهنده ها را تا حد زیادی بهبود می بخشد و در نتیجه راندمان واکنش را بهبود می بخشد. با این حال، زمان‌ها و دماهای مختلف تکلیس بر ساختار ماتریس کریستالی تشکیل‌شده تأثیر خواهند داشت.

روش حالت جامد در دمای بالا دارای مزایای عملیات ساده، هزینه کم و زمان کوتاه است که آن را به یک فناوری آماده سازی بالغ تبدیل می کند. با این حال، اشکالات اصلی روش حالت جامد در دمای بالا عبارتند از: اولاً، دمای واکنش مورد نیاز بسیار بالا است، که به تجهیزات و ابزار بالا نیاز دارد، انرژی زیادی مصرف می‌کند و کنترل مورفولوژی کریستال دشوار است. مورفولوژی محصول ناهموار است و حتی باعث آسیب به حالت کریستالی می شود که بر عملکرد لومینسانس تأثیر می گذارد. ثانیا، سنگ زنی ناکافی باعث می شود که واکنش دهنده ها به طور یکنواخت مخلوط شوند و ذرات کریستال نسبتاً بزرگ هستند. به دلیل سنگ زنی دستی یا مکانیکی، ناخالصی ها به ناچار مخلوط می شوند تا بر روی لومینسانس تأثیر بگذارند و در نتیجه خلوص محصول کم می شود. موضوع سوم، اعمال پوشش ناهموار و چگالی ضعیف در طول فرآیند اعمال است. لای و همکاران با استفاده از روش سنتی حالت جامد در دمای بالا، مجموعه‌ای از پودرهای فلورسنت تک‌فاز پلی‌کروماتیک Sr5 (PO4) 3Cl که با Eu3+ و Tb3+ دوپ شده بودند، سنتز کردند. تحت تحریک نزدیک به اشعه ماوراء بنفش، پودر فلورسنت می‌تواند رنگ لومینسانس فسفر را از ناحیه آبی به ناحیه سبز با توجه به غلظت دوپینگ تنظیم کند و نقص‌های شاخص نمایش رنگ پایین و دمای رنگ مرتبط بالا را در دیودهای ساطع نور سفید بهبود بخشد. . مصرف انرژی بالا مشکل اصلی در سنتز پودرهای فلورسنت مبتنی بر بوروفسفات به روش حالت جامد در دمای بالا است. در حال حاضر، بیشتر و بیشتر محققان متعهد به توسعه و جستجوی ماتریس های مناسب برای حل مشکل مصرف انرژی بالا روش حالت جامد در دمای بالا هستند. در سال 2015، هاسگاوا و همکاران. آماده سازی حالت جامد در دمای پایین فاز Li2NaBP2O8 (LNBP) را با استفاده از گروه فضایی P1 سیستم تری کلینیک برای اولین بار تکمیل کرد. در سال 2020، زو و همکاران. گزارش یک مسیر سنتز حالت جامد در دمای پایین برای یک Li2NaBP2O8 جدید: Eu3+ (LNBP: Eu) فسفر، کاوش در مصرف انرژی کم و مسیر سنتز کم هزینه برای فسفرهای معدنی.

2.2 روش بارش شرکتی

روش هم‌رسوبی نیز یک روش سنتز "شیمیایی نرم" است که معمولاً برای تهیه مواد نورانی خاکی کمیاب غیرآلی استفاده می‌شود. روش هم رسوب دهی شامل افزودن یک رسوب دهنده به واکنش دهنده است که با کاتیون های هر واکنش دهنده واکنش می دهد و رسوب تشکیل می دهد یا واکنش دهنده را تحت شرایط خاصی هیدرولیز می کند و اکسیدها، هیدروکسیدها، نمک های نامحلول و غیره را تشکیل می دهد. محصول مورد نظر از طریق فیلتراسیون به دست می آید. شستشو، خشک کردن و سایر فرآیندها. از مزایای روش بارش همزمان می توان به بهره برداری ساده، زمان کم، مصرف انرژی کم و خلوص بالای محصول اشاره کرد. برجسته ترین مزیت آن این است که اندازه ذرات کوچک آن می تواند به طور مستقیم نانوکریستال تولید کند. اشکالات روش بارش همزمان عبارتند از: اولاً، پدیده تجمع محصول به‌دست‌آمده شدید است، که بر عملکرد درخشان ماده فلورسنت تأثیر می‌گذارد. ثانیاً، شکل محصول نامشخص است و کنترل آن دشوار است. ثالثاً، الزامات خاصی برای انتخاب مواد خام وجود دارد، و شرایط بارش بین هر واکنش دهنده باید تا حد امکان مشابه یا یکسان باشد، که برای استفاده از اجزای سیستم چندگانه مناسب نیست. K. Petcharoen و همکاران. نانوذرات مگنتیت کروی سنتز شده با استفاده از هیدروکسید آمونیوم به عنوان رسوب‌دهنده و روش هم‌رسوب شیمیایی. اسید استیک و اسید اولئیک به عنوان عوامل پوشش در مرحله کریستالیزاسیون اولیه معرفی شدند و اندازه نانوذرات مگنتیت با تغییر دما در محدوده 1 تا 40 نانومتر کنترل شد. نانوذرات مگنتیت به خوبی پراکنده در محلول آبی از طریق اصلاح سطح به دست آمدند که پدیده تجمع ذرات را در روش هم‌رسوبی بهبود بخشید. کی و همکاران اثرات روش گرمابی و روش بارش همزمان بر شکل، ساختار و اندازه ذرات Eu-CSH را مقایسه کرد. آنها اشاره کردند که روش گرمابی نانو ذرات را تولید می کند، در حالی که روش بارش همزمان ذرات منشوری زیر میکرونی تولید می کند. در مقایسه با روش هم‌رسوبی، روش هیدروترمال بلورینگی بالاتر و شدت نورتابی بهتری را در تهیه پودر Eu-CSH نشان می‌دهد. جی کی هان و همکاران یک روش جدید هم رسوبی با استفاده از یک حلال غیر آبی N، N-دی متیل فرمامید (DMF) برای تهیه فسفرهای (Ba1-xSrx) 2SiO4: Eu2 با توزیع اندازه باریک و راندمان کوانتومی بالا در نزدیکی ذرات کروی نانو یا اندازه زیر میکرون توسعه داد. DMF می تواند واکنش های پلیمریزاسیون را کاهش داده و سرعت واکنش را در طول فرآیند رسوب کاهش دهد و به جلوگیری از تجمع ذرات کمک کند.

2.3 روش سنتز حرارتی هیدروترمال/حلال

روش هیدروترمال در اواسط قرن نوزدهم زمانی که زمین شناسان کانی سازی طبیعی را شبیه سازی کردند آغاز شد. در اوایل قرن بیستم، این نظریه به تدریج به بلوغ رسید و در حال حاضر یکی از امیدوارکننده ترین روش های شیمی محلول است. روش گرمابی فرآیندی است که در آن از بخار آب یا محلول آبی به عنوان محیط (برای انتقال یون‌ها و گروه‌های مولکولی و انتقال فشار) برای رسیدن به حالت زیر بحرانی یا فوق بحرانی در یک محیط بسته با دمای بالا و فشار بالا استفاده می‌شود. دمای 100-240 ℃، در حالی که دمای دومی تا 1000 ℃ دارد، سرعت واکنش هیدرولیز را تسریع می کند. مواد خام و تحت همرفت قوی، یون ها و گروه های مولکولی برای تبلور مجدد در دمای پایین پخش می شوند. دما، مقدار pH، زمان واکنش، غلظت و نوع پیش ماده در طول فرآیند هیدرولیز بر سرعت واکنش، ظاهر کریستال، شکل، ساختار و سرعت رشد به درجات مختلفی تأثیر می گذارد. افزایش دما نه تنها انحلال مواد خام را تسریع می کند، بلکه برخورد موثر مولکول ها را برای تقویت تشکیل کریستال افزایش می دهد. نرخ رشد متفاوت هر صفحه کریستالی در بلورهای pH، عوامل اصلی موثر بر فاز، اندازه و مورفولوژی کریستال است. طول زمان واکنش نیز بر رشد کریستال تأثیر می گذارد و هر چه زمان طولانی تر باشد، برای رشد کریستال مطلوب تر است.

مزایای روش هیدروترمال عمدتاً در موارد زیر آشکار می شود: اولاً، خلوص کریستالی بالا، عدم آلودگی ناخالصی، توزیع اندازه ذرات باریک، بازده بالا و مورفولوژی متنوع محصول. دوم این است که فرآیند عملیات ساده، هزینه کم و مصرف انرژی کم است. بیشتر واکنش‌ها در محیط‌های با دمای متوسط ​​تا پایین انجام می‌شوند و شرایط واکنش به راحتی قابل کنترل است. دامنه کاربرد گسترده است و می تواند نیازهای آماده سازی اشکال مختلف مواد را برآورده کند. ثالثاً فشار آلودگی محیطی کم است و برای سلامت اپراتورها نسبتاً دوستانه است. اشکال اصلی آن این است که پیش ساز واکنش به راحتی تحت تأثیر pH محیطی، دما و زمان قرار می گیرد و محصول دارای محتوای اکسیژن کم است.

روش solvothermal از حلال های آلی به عنوان محیط واکنش استفاده می کند که کاربرد روش های گرمابی را بیشتر گسترش می دهد. با توجه به تفاوت های قابل توجه در خواص فیزیکی و شیمیایی بین حلال های آلی و آب، مکانیسم واکنش پیچیده تر است و ظاهر، ساختار و اندازه محصول متنوع تر است. نالاپان و همکاران با کنترل زمان واکنش روش هیدروترمال با استفاده از دی آلکیل سولفات سدیم به عنوان عامل هدایت کننده کریستال، بلورهای MoOx را با مورفولوژی های مختلف از ورق تا نانومیله سنتز کردند. دیانون هو و همکاران مواد کامپوزیتی سنتز شده بر پایه پلی اکسی مولیبدن کبالت (CoPMA) و UiO-67 یا حاوی گروه های بی پیریدیل (UiO-bpy) با استفاده از روش solvothermal با بهینه سازی شرایط سنتز.

2.4 روش ژل سل

روش ژل سل یک روش شیمیایی سنتی برای تهیه مواد کاربردی معدنی است که به طور گسترده در تهیه نانومواد فلزی استفاده می شود. در سال 1846، Elbelmen برای اولین بار از این روش برای تهیه SiO2 استفاده کرد، اما استفاده از آن هنوز بالغ نشده بود. روش آماده سازی عمدتاً اضافه کردن فعال کننده یون خاکی کمیاب در محلول واکنش اولیه است تا حلال برای ایجاد ژل تبخیر شود و ژل آماده شده محصول مورد نظر را پس از عملیات دمایی بدست می آورد. فسفر تولید شده به روش سل ژل دارای مورفولوژی و ویژگی های ساختاری خوبی است و محصول دارای اندازه ذرات یکنواخت کوچک است، اما درخشندگی آن نیاز به بهبود دارد. فرآیند آماده سازی روش سل-ژل ساده و آسان برای کار است، دمای واکنش کم است و عملکرد ایمنی بالا است، اما زمان طولانی است و مقدار هر درمان محدود است. گاپوننکو و همکاران ساختار چند لایه آمورف BaTiO3/SiO2 را با روش سل-ژل سانتریفیوژ و عملیات حرارتی با قابلیت انتقال و ضریب شکست خوب تهیه کرد و اشاره کرد که با افزایش غلظت سل، ضریب شکست فیلم BaTiO3 افزایش می‌یابد. در سال 2007، گروه تحقیقاتی Liu L با موفقیت مجموعه بسیار فلورسنت و پایدار نور Eu3+ یون/حساس کننده فلز را در نانوکامپوزیت های مبتنی بر سیلیس و ژل خشک دوپ شده با استفاده از روش سل ژل ضبط کرد. در چندین ترکیب از مشتقات مختلف حساس‌کننده‌های خاکی کمیاب و قالب‌های نانومتخلخل سیلیکا، استفاده از حساس‌کننده 1،10-فنانترولین (OP) در قالب تترااتوکسی سیلان (TEOS) بهترین ژل خشک دوپ‌شده فلورسانس را برای آزمایش خواص طیفی Eu3+ ارائه می‌کند.

2.5 روش سنتز مایکروویو

روش سنتز مایکروویو یک روش جدید سنتز شیمیایی سبز و بدون آلودگی در مقایسه با روش حالت جامد در دمای بالا است که به طور گسترده در سنتز مواد به ویژه در زمینه سنتز نانومواد استفاده می شود و شتاب توسعه خوبی را نشان می دهد. مایکروویو یک موج الکترومغناطیسی با طول موج بین 1nn تا 1m است. روش مایکروویو فرآیندی است که در آن ذرات میکروسکوپی داخل ماده اولیه تحت تأثیر قدرت میدان الکترومغناطیسی خارجی قطبش می شوند. با تغییر جهت میدان الکتریکی مایکروویو، جهت حرکت و آرایش دوقطبی ها به طور مداوم تغییر می کند. پاسخ پسماند دوقطبی‌ها و همچنین تبدیل انرژی حرارتی خود بدون نیاز به برخورد، اصطکاک و از دست دادن دی الکتریک بین اتم‌ها و مولکول‌ها، به اثر گرمایشی دست می‌یابد. با توجه به اینکه گرمایش مایکروویو می تواند به طور یکنواخت کل سیستم واکنش را گرم کند و انرژی را به سرعت هدایت کند، در نتیجه پیشرفت واکنش های آلی را ارتقا می دهد، در مقایسه با روش های سنتی آماده سازی، روش سنتز مایکروویو دارای مزایای سرعت واکنش سریع، ایمنی سبز، کوچک و یکنواخت است. اندازه ذرات مواد و خلوص فاز بالا. با این حال، اکثر گزارش‌ها در حال حاضر از جاذب‌های مایکروویو مانند پودر کربن، Fe3O4، و MnO2 برای تامین گرمای غیرمستقیم واکنش استفاده می‌کنند. موادی که به راحتی توسط امواج مایکروویو جذب می شوند و می توانند خود واکنش دهنده ها را فعال کنند نیاز به کاوش بیشتری دارند. لیو و همکاران ترکیب روش بارش همزمان با روش مایکروویو برای سنتز اسپینل خالص LiMn2O4 با مورفولوژی متخلخل و خواص خوب.

2.6 روش احتراق

روش احتراق مبتنی بر روش‌های گرمایش سنتی است که از احتراق مواد آلی برای تولید محصول مورد نظر پس از تبخیر محلول تا خشک شدن استفاده می‌کنند. گاز تولید شده از احتراق مواد آلی می تواند به طور موثری وقوع تجمع را کاهش دهد. در مقایسه با روش گرمایش حالت جامد، مصرف انرژی را کاهش می دهد و برای محصولاتی با نیاز دمای واکنش پایین مناسب است. با این حال، فرآیند واکنش نیاز به افزودن ترکیبات آلی دارد که باعث افزایش هزینه می شود. این روش ظرفیت پردازش کمی دارد و برای تولید صنعتی مناسب نیست. محصول تولید شده به روش احتراق دارای اندازه ذرات کوچک و یکنواخت است، اما به دلیل فرآیند کوتاه واکنش، ممکن است کریستال های ناقصی وجود داشته باشد که بر عملکرد لومینسانس کریستال ها تأثیر می گذارد. آنینگ و همکاران از La2O3، B2O3 و Mg به عنوان مواد اولیه استفاده کرد و از سنتز احتراق به کمک نمک برای تولید پودر LaB6 در دسته‌ای در مدت زمان کوتاه استفاده کرد.

3. کاربرداروپیوم خاکی کمیابمجتمع ها در توسعه اثر انگشت

روش نمایش پودری یکی از کلاسیک ترین و سنتی ترین روش های نمایش اثر انگشت است. در حال حاضر، پودرهایی که اثر انگشت را نشان می دهند را می توان به سه دسته تقسیم کرد: پودرهای سنتی، مانند پودرهای مغناطیسی متشکل از پودر آهن ریز و پودر کربن. پودرهای فلزی مانند پودر طلا،پودر نقرهو سایر پودرهای فلزی با ساختار شبکه ای؛ پودر فلورسنت. با این حال، پودرهای سنتی اغلب در نمایش اثر انگشت یا اثر انگشت قدیمی بر روی اجسام پیچیده پس‌زمینه مشکلات زیادی دارند و تأثیر سمی خاصی بر سلامت کاربران دارند. در سال‌های اخیر، پرسنل علوم و فناوری جنایی به طور فزاینده‌ای به استفاده از مواد فلورسنت نانو برای نمایش اثر انگشت علاقه نشان داده‌اند. با توجه به خواص درخشان منحصر به فرد Eu3+ و کاربرد گسترده آنزمین کمیابمواد،اروپیوم خاکی کمیابمجتمع ها نه تنها به کانون تحقیقاتی در زمینه علم پزشکی قانونی تبدیل شده اند، بلکه ایده های تحقیقاتی گسترده تری را برای نمایش اثر انگشت ارائه می دهند. با این حال، Eu3+ در مایعات یا جامدات عملکرد جذب نور ضعیفی دارد و باید با لیگاندها ترکیب شود تا نور را حساس و ساطع کند، و Eu3+ را قادر می‌سازد تا خواص فلورسانس قوی‌تر و پایدارتری از خود نشان دهد. در حال حاضر لیگاندهای متداول مورد استفاده عمدتاً شامل بتا دیکتون ها، اسیدهای کربوکسیلیک و نمک های کربوکسیلات، پلیمرهای آلی، ماکروسیکل های فوق مولکولی و غیره می باشند. با تحقیقات و کاربرد عمیقاروپیوم خاکی کمیابکمپلکس ها، مشخص شده است که در محیط های مرطوب، ارتعاش مولکول های هماهنگی H2O دریوروپیومکمپلکس ها می توانند باعث خاموش شدن لومینسانس شوند. بنابراین، به منظور دستیابی به گزینش پذیری بهتر و کنتراست قوی در نمایشگر اثر انگشت، باید تلاش هایی برای بررسی چگونگی بهبود پایداری حرارتی و مکانیکی انجام شود.یوروپیوممجتمع ها

در سال 2007، گروه تحقیقاتی لیو ال پیشگام معرفی بودیوروپیومبرای اولین بار در داخل و خارج از کشور، در زمینه نمایش اثر انگشت مجتمع می شود. کمپلکس‌های بسیار فلورسنت و پایدار نور Eu3 + یون فلزی/حساس‌کننده که با روش سل ژل گرفته شده‌اند، می‌توانند برای تشخیص اثر انگشت احتمالی بر روی مواد مختلف مرتبط با پزشکی قانونی، از جمله فویل طلا، شیشه، پلاستیک، کاغذ رنگی و برگ‌های سبز استفاده شوند. تحقیقات اکتشافی فرآیند آماده‌سازی، طیف‌های UV/Vis، ویژگی‌های فلورسانس، و نتایج برچسب‌گذاری اثر انگشت این نانوکامپوزیت‌های جدید Eu3+/OP/TEOS را معرفی کرد.

در سال 2014، سئونگ جین ریو و همکاران. ابتدا یک مجتمع Eu3+ ([EuCl2 (Phen) 2 (H2O) 2] Cl · H2O) توسط هگزا هیدرات تشکیل داد.کلرید یوروپیوم(EuCl3 · 6H2O) و 1-10 فنانترولین (Phen). از طریق واکنش تبادل یونی بین یون های سدیم بین لایه ای ویوروپیومیون های پیچیده، ترکیبات ترکیبی نانو هیبریدی (Eu (Phen) 2) 3 + - سنگ صابون لیتیوم سنتز شده و Eu (Phen) 2) 3 + - مونتموریلونیت طبیعی) به دست آمد. تحت تحریک یک لامپ UV در طول موج 312 نانومتر، این دو کمپلکس نه تنها پدیده‌های فلومینسانس مشخصه را حفظ می‌کنند، بلکه پایداری حرارتی، شیمیایی و مکانیکی بالاتری نسبت به مجتمع‌های خالص Eu3+ دارند. با این حال، به دلیل عدم وجود یون‌های ناخالصی خاموش شده مانند آهن در بدنه اصلی سنگ صابون لیتیوم، [Eu (Phen) 2] سنگ صابون 3+- لیتیوم شدت درخشندگی بهتری نسبت به [Eu (Phen) 2] 3+- مونتموریلونیت دارد و اثر انگشت خطوط واضح‌تر و کنتراست قوی‌تری را با پس‌زمینه نشان می‌دهد. در سال 2016، V Sharma و همکاران. نانو پودر فلورسنت استرانسیم آلومینات (SrAl2O4: Eu2+، Dy3+) سنتز شده با استفاده از روش احتراق. این پودر برای نمایش اثر انگشت تازه و قدیمی بر روی اجسام قابل نفوذ و غیرقابل نفوذ مانند کاغذ رنگی معمولی، کاغذ بسته بندی، فویل آلومینیومی و دیسک های نوری مناسب است. این نه تنها حساسیت و گزینش پذیری بالایی از خود نشان می دهد، بلکه دارای ویژگی های پس درخشندگی قوی و طولانی مدت است. در سال 2018، وانگ و همکاران. نانوذرات CaS آماده شده (ESM-CaS-NP) دوپ شده بایوروپیوم, ساماریومو منگنز با قطر متوسط ​​30 نانومتر. نانوذرات با لیگاندهای آمفی‌فیل کپسوله شدند و به آن‌ها اجازه می‌داد بدون از دست دادن کارایی فلورسانس خود به طور یکنواخت در آب پراکنده شوند. اصلاح سطح ESM-CaS-NP با 1-دودسیلتیول و 11-مرکاپتوندکنوئیک اسید (Arg-DT)/ MUA@ESM-CaS نانوذرات با موفقیت مشکل خاموش شدن فلورسانس در آب و تجمع ذرات ناشی از هیدرولیز ذرات در نانو فلورسنت را حل کرد. پودر این پودر فلورسنت نه تنها اثر انگشت بالقوه را بر روی اجسامی مانند فویل آلومینیوم، پلاستیک، شیشه و کاشی‌های سرامیکی با حساسیت بالا نشان می‌دهد، بلکه دارای طیف گسترده‌ای از منابع نور تحریک است و برای نمایش اثر انگشت به تجهیزات گران قیمت استخراج تصویر نیاز ندارد. در همان سال، گروه تحقیقاتی وانگ مجموعه ای از سه تایی را سنتز کردیوروپیومکمپلکس [Eu (m-MA) 3 (o-Phen)] با استفاده از اورتو، متا، و p-متیل بنزوئیک اسید به عنوان لیگاند اول و ارتو فنانترولین به عنوان لیگاند دوم با استفاده از روش رسوب. تحت تابش نور فرابنفش 245 نانومتری، اثر انگشت بالقوه روی اشیایی مانند پلاستیک و علائم تجاری به وضوح نمایش داده می شود. در سال 2019، سانگ جون پارک و همکاران. سنتز YBO3: فسفرهای Ln3+ (Ln=Eu، Tb) از طریق روش حل گرمایی، به طور موثر تشخیص اثر انگشت بالقوه را بهبود می بخشد و تداخل الگوی پس زمینه را کاهش می دهد. در سال 2020، پراباکران و همکاران. یک سدیم فلورسنت [Eu (5،50 DMBP) (فن) 3] · کامپوزیت Cl3/D-Dextrose، با استفاده از EuCl3 · 6H20 به عنوان پیش‌ساز ایجاد کرد. Na [Eu (5,5'- DMBP) (phen) 3] Cl3 با استفاده از Phen و 5,5' – DMBP از طریق روش حلال داغ و سپس Na [Eu (5,5'- DMBP) (فن) سنتز شد. 3] Cl3 و D-Dextrose به عنوان پیش ماده برای تشکیل Na [Eu (5,50 DMBP) (فن) 3] · Cl3 از طریق روش جذب کمپلکس 3/D-Dextrose. از طریق آزمایش‌ها، این کامپوزیت می‌تواند به وضوح اثر انگشت را بر روی اشیایی مانند درب بطری‌های پلاستیکی، لیوان‌ها و ارز آفریقای جنوبی تحت تحریک نور خورشید ۳۶۵ نانومتری یا نور فرابنفش با کنتراست بالاتر و عملکرد فلورسانس پایدارتر نشان دهد. در سال 2021، دان ژانگ و همکاران. با موفقیت یک Eu3+complex Eu6 (PPA) 18CTP-TPY جدید با شش محل اتصال را طراحی و سنتز کرد که پایداری حرارتی فلورسانس عالی (<50 ℃) دارد و می تواند برای نمایش اثر انگشت استفاده شود. با این حال، آزمایش‌های بیشتری برای تعیین گونه‌های مهمان مناسب آن مورد نیاز است. در سال 2022، ال برینی و همکاران. با موفقیت Eu: پودر فلورسنت Y2Sn2O7 را از طریق روش بارش همزمان و عملیات آسیاب کردن بیشتر سنتز کرد، که می تواند اثر انگشت بالقوه را بر روی اجسام چوبی و غیرقابل نفوذ نشان دهد. در همان سال، گروه تحقیقاتی وانگ NaYF4: Yb را با استفاده از روش سنتز حرارتی حلال، هسته Er@YVO4 Eu سنتز کردند. مواد نانوفلورسانس از نوع پوسته که می تواند قرمز تولید کند فلورسانس تحت تحریک 254 نانومتری فرابنفش و فلورسانس سبز روشن تحت تحریک 980 نانومتری مادون قرمز نزدیک، به نمایش دو حالته اثر انگشت بالقوه بر روی مهمان دست می‌یابد. نمایش اثر انگشت احتمالی روی اشیایی مانند کاشی‌های سرامیکی، ورق‌های پلاستیکی، آلیاژهای آلومینیوم، RMB و کاغذهای سربرگ رنگی حساسیت، گزینش‌پذیری، کنتراست و مقاومت بالایی در برابر تداخل پس‌زمینه نشان می‌دهد.

4 چشم انداز

در سال های اخیر، تحقیقات در مورداروپیوم خاکی کمیابکمپلکس ها به دلیل خواص نوری و مغناطیسی عالی خود مانند شدت لومینسانس بالا، خلوص رنگ بالا، طول عمر فلورسانس طولانی، شکاف های بزرگ جذب انرژی و انتشار و پیک های جذب باریک، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. با تعمیق تحقیقات بر روی مواد کمیاب خاکی، کاربردهای آنها در زمینه های مختلف مانند روشنایی و نمایش، علوم زیستی، کشاورزی، ارتش، صنعت اطلاعات الکترونیک، انتقال اطلاعات نوری، ضد جعل فلورسانس، تشخیص فلورسانس و غیره به طور فزاینده ای گسترش می یابد. خواص نورییوروپیوممجتمع ها عالی هستند و زمینه های کاربردی آنها به تدریج در حال گسترش است. با این حال، فقدان پایداری حرارتی، خواص مکانیکی و پردازش پذیری آنها، کاربردهای عملی آنها را محدود خواهد کرد. از دیدگاه تحقیق فعلی، تحقیقات کاربردی از خواص نورییوروپیوممجتمع ها در زمینه علم پزشکی قانونی باید عمدتاً بر بهبود خواص نوری تمرکز کنندیوروپیوممجتمع ها و حل مشکلات ذرات فلورسنت مستعد تجمع در محیط های مرطوب، حفظ پایداری و راندمان لومینسانسیوروپیومکمپلکس ها در محلول های آبی امروزه پیشرفت جامعه و علم و فناوری الزامات بیشتری را برای تهیه مواد جدید مطرح کرده است. در حالی که نیازهای برنامه را برآورده می کند، باید با ویژگی های طراحی متنوع و هزینه کم نیز مطابقت داشته باشد. بنابراین، تحقیقات بیشتر در موردیوروپیوممجتمع ها برای توسعه منابع غنی خاکی کمیاب چین و توسعه علم و فناوری جنایی اهمیت زیادی دارند.