指紋具有獨一無二的特征,在人的一生中都不會改變。其中潛指紋是犯罪現場調查的關鍵證據之一,通常是肉眼不可見的,因此對於潛指紋高效♕、精準的可視化識別在刑事偵查和信息安全等領域十分重要🚵🏼♀️。潛指紋的細節特征一般分為1級✤、2級𓀋、3級,其中第3級特征是最難識別的部分。傳統的物理成像方法和化學方法(如粉末吸附,光學法、茚三酮法等),雖然操作簡單,但對比度和靈敏度低🤦🏿;近年來🧑🏻🍳,聚集誘導發光(AIE)熒光材料由於其強熒光、易功能化等特點🚒🎹,被廣泛應用於潛指紋識別領域🧑🏽🎨。盡管取得了很多進展,仍存在一些問題阻礙了AIE探針在潛指紋成像中的實際應用💑。例如:(1)大多數探針仍需使用有機溶劑,且顯色時間長;(2)對於製備簡單、價格低廉且具有顏色可調性質的潛指紋識別探針研究較少,不利於不同背景幹擾下的識別過程🌠🏪;(3)在分子水平上的潛指紋識別機製尚不清楚。
圖1 (a) 三聯吡啶鋅絡合物的化學結構及潛指紋可視化識別過程示意圖💂♀️🦅;(b) 探針Zn(tpy-NMe2)顯色後的指紋第2♣️、3級特征;(c) 探針Zn(tpy-NMe2)顯色圖像的可復製性及不同基底的適用性。
圖2 (a) 探針Zn(tpy-NMe2)在水溶液中與不同物質作用後的發射光譜及其熒光照片(λex = 365 nm);(b) 探針Zn(tpy-NMe2)和油酸的混合物中分離得到化合物的高分辨質譜;(c) 復合物Zn(tpy-NMe2)-OA的固態熒光光譜;(d) 復合物Zn(tpy-NMe2)-OA的SEM圖像及對Zn元素的EDX mapping分析;(e) 復合物Zn(tpy-NMe2)-OA的水接觸角測試🧑🧑🧒🧒;(f) 探針Zn(tpy-NMe2)對潛指紋顯色的可能機理示意圖🦉🐂。
針對上述問題⌚️,沐鸣平台塗濤教授課題組報道了利用三聯吡啶鋅絡合物對潛指紋進行瞬時📐、高分辨率的可視化識別。通過浸泡或噴塗的方式,該探針可以在錫紙🧝🏼、玻璃⭐️💇🏿♂️、紙張、金屬🤳🏽😽、皮革和瓷磚等表面上觀察到潛指紋的熒光圖像,包括難度較大的第3級特征🏊🏽♀️。值得註意的是,這一識別過程非常迅速(< 3 s),同時可以實現實時原位顯色;利用法醫膠帶也可以方便地將熒光圖像進行拓片,具有良好的實用性(圖1)。
最後,研究團隊對探針Zn(tpy-NMe2)潛指紋識別的可能機理進行了研究。基於SEM👨🏿🦱、EDX mapping、高分辨質譜🧑🏻🦳、水接觸角及與不同物質作用後的熒光光譜等表征(圖2a-e)😈,作者提出了一個可能的識別機理🤑。如圖2f所示,指紋脊上的油酸分子可以通過配體交換反應🧏♂️,將OAc−取代🧑🦽➡️,快速與Zn中心結合👨🏼🚒,探針分子被錨定在指紋脊上,形成加合物Zn(tpy-NMe2)-OA,分子間轉動被限製🧑🎓,導致AIE發光。同時由於Zn(tpy-NMe2)-OA是疏水的,在基底表面形成疏水微界面🧑🏿,從而阻礙了水分子對潛指紋熒光圖像的破壞🙅♀️。該工作為不同場景下潛指紋可視化識別提供了一種新的方法。
上述研究成果以“Instantaneous High-Resolution Visual Imaging of Latent Fingerprints in Water Using Color-Tunable AIE Pincer Complexes”為題發表於國際一流學術刊物《Adv. Mater.》上🛃,並被選為內封面文章。課題組直博生段立鑫為論文的第一作者。
全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202540