التقدم المحرز في دراسة مجمعات اليوروبيوم الأرضية النادرة لتطوير بصمات الأصابع

تظل الأنماط الحليمية على أصابع الإنسان دون تغيير في بنيتها الطوبولوجية منذ الولادة، وتمتلك خصائص مختلفة من شخص لآخر، كما تختلف الأنماط الحليمية في كل إصبع لنفس الشخص. يتم التخلص من نمط الحليمة الموجود على الأصابع وتوزيعه مع العديد من مسام العرق. يفرز جسم الإنسان بشكل مستمر مواد ذات أساس مائي مثل العرق ومواد دهنية مثل الزيت. ستنتقل هذه المواد وتترسب على الجسم عند ملامستها لتشكل انطباعات على الجسم. وبسبب الخصائص الفريدة لبصمات اليد، مثل خصوصيتها الفردية، واستقرارها مدى الحياة، والطبيعة الانعكاسية لعلامات اللمس، أصبحت بصمات الأصابع رمزًا معترفًا به للتحقيق الجنائي والتعرف على الهوية الشخصية منذ أول استخدام لبصمات الأصابع لتحديد الهوية الشخصية. في أواخر القرن التاسع عشر.

وفي مسرح الجريمة، باستثناء البصمات ثلاثية الأبعاد والمسطحة الملونة، فإن معدل ظهور البصمات المحتملة هو الأعلى. تتطلب بصمات الأصابع المحتملة عادةً معالجة بصرية من خلال التفاعلات الفيزيائية أو الكيميائية. تشمل طرق تطوير بصمات الأصابع المحتملة الشائعة بشكل أساسي التطوير البصري وتطوير المسحوق والتطوير الكيميائي. من بينها، تطوير المسحوق مفضل لدى الوحدات الشعبية بسبب تشغيله البسيط وتكلفته المنخفضة. ومع ذلك، فإن القيود المفروضة على عرض بصمات الأصابع التقليدية القائمة على المسحوق لم تعد تلبي احتياجات الفنيين الجنائيين، مثل الألوان والمواد المعقدة والمتنوعة للكائن في مسرح الجريمة، والتباين الضعيف بين بصمة الإصبع ولون الخلفية؛ يؤثر حجم وشكل ولزوجة ونسبة التركيب وأداء جزيئات المسحوق على حساسية مظهر المسحوق؛ إن انتقائية المساحيق التقليدية سيئة، وخاصة الامتزاز المعزز للأجسام الرطبة على المسحوق، مما يقلل بشكل كبير من انتقائية تطوير المساحيق التقليدية. في السنوات الأخيرة، ظل موظفو العلوم والتكنولوجيا الجنائية يبحثون باستمرار عن مواد وطرق تركيب جديدة، من بينهاالأرض النادرةلقد جذبت المواد المضيئة انتباه العاملين في مجال العلوم والتكنولوجيا الجنائية بسبب خصائصها المضيئة الفريدة والتباين العالي والحساسية العالية والانتقائية العالية والسمية المنخفضة في تطبيق عرض بصمات الأصابع. إن المدارات 4f المملوءة تدريجيًا للعناصر الأرضية النادرة تمنحها مستويات طاقة غنية جدًا، وتمتلئ المدارات الإلكترونية ذات الطبقة 5s و5P للعناصر الأرضية النادرة بالكامل. إلكترونات الطبقة 4f محمية، مما يمنح إلكترونات الطبقة 4f وضعًا فريدًا للحركة. لذلك، تظهر العناصر الأرضية النادرة ثباتًا ضوئيًا وثباتًا كيميائيًا ممتازًا دون التبييض الضوئي، مما يتغلب على قيود الأصباغ العضوية الشائعة الاستخدام. فضلاً عن ذلك،الأرض النادرةكما تتمتع العناصر بخصائص كهربائية ومغناطيسية فائقة مقارنة بالعناصر الأخرى. الخصائص البصرية الفريدةالأرض النادرةجذبت الأيونات، مثل عمر الفلورسنت الطويل، والعديد من نطاقات الامتصاص والانبعاث الضيقة، والفجوات الكبيرة في امتصاص الطاقة والانبعاث، اهتمامًا واسع النطاق في الأبحاث ذات الصلة بعرض بصمات الأصابع.

من بين العديدالأرض النادرةعناصر،اليوروبيومهي المادة المضيئة الأكثر استخدامًا. ديماركاي مكتشفاليوروبيومفي عام 1900، وصف لأول مرة الخطوط الحادة في طيف الامتصاص لمحلول Eu3+in. في عام 1909، وصف أوربان اللمعان الكاثوديGd2O3: الاتحاد الأوروبي 3 +. في عام 1920، نشر براندتل لأول مرة أطياف الامتصاص لـ Eu3+، مؤكدًا ملاحظات دي ماري. يظهر في الشكل 1 طيف الامتصاص لـ Eu3+. وعادة ما يقع Eu3+ على المدار C2 لتسهيل انتقال الإلكترونات من مستويات 5D0 إلى 7F2، وبالتالي إطلاق الفلورة الحمراء. يمكن لـ Eu3+ تحقيق الانتقال من إلكترونات الحالة الأرضية إلى أدنى مستوى طاقة في الحالة المثارة ضمن نطاق الطول الموجي للضوء المرئي. تحت إثارة الضوء فوق البنفسجي، يُظهر Eu3+ تلألؤًا ضوئيًا أحمر قويًا. هذا النوع من التألق الضوئي لا ينطبق فقط على أيونات Eu3+ المشبعة في ركائز بلورية أو زجاجية، ولكن أيضًا على المجمعات المصنعة معاليوروبيوموالروابط العضوية. يمكن أن تكون هذه الروابط بمثابة هوائيات لامتصاص تألق الإثارة ونقل طاقة الإثارة إلى مستويات طاقة أعلى من أيونات Eu3+. اهم تطبيقاليوروبيومهو مسحوق الفلورسنت الأحمرY2O3: Eu3+(YOX) هو عنصر مهم في مصابيح الفلورسنت. يمكن تحقيق إثارة الضوء الأحمر لـ Eu3+ ليس فقط عن طريق الضوء فوق البنفسجي، ولكن أيضًا عن طريق شعاع الإلكترون (التألق الكاثودي)، والأشعة السينية γ الإشعاع α أو β، والتألق الكهربي، والتألق الاحتكاكي أو الميكانيكي، وطرق التألق الكيميائي. نظرًا لخصائصه المضيئة الغنية، فهو مسبار بيولوجي يستخدم على نطاق واسع في مجالات العلوم الطبية الحيوية أو العلوم البيولوجية. في السنوات الأخيرة، أثارت أيضًا الاهتمام البحثي لموظفي العلوم والتكنولوجيا الجنائية في مجال علوم الطب الشرعي، مما يوفر خيارًا جيدًا لاختراق قيود طريقة المسحوق التقليدية لعرض بصمات الأصابع، وله أهمية كبيرة في تحسين التباين، الحساسية والانتقائية لعرض بصمات الأصابع.

الشكل 1: Eu3 + الطيفي للامتصاص

1، مبدأ التلألؤاليوروبيوم الأرضي النادرالمجمعات

الحالة الأرضية والتكوينات الإلكترونية للحالة المثارةاليوروبيومالأيونات كلاهما من النوع 4fn. نظرًا لتأثير التدريع الممتاز للمدارات s و d حولاليوروبيومالأيونات الموجودة على المدارات 4f، التحولات ff لـاليوروبيومتظهر الأيونات نطاقات خطية حادة وعمر مضان طويل نسبيًا. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض كفاءة التألق الضوئي لأيونات اليوروبيوم في مناطق الضوء فوق البنفسجي والمرئي، يتم استخدام الروابط العضوية لتكوين مجمعات ذاتاليوروبيومالأيونات لتحسين معامل الامتصاص لمناطق الضوء فوق البنفسجي والمرئي. الفلورسنت المنبعث مناليوروبيوملا تتمتع المجمعات بمزايا فريدة تتمثل في كثافة التألق العالية ونقاء التألق العالي فحسب، بل يمكن أيضًا تحسينها من خلال الاستفادة من كفاءة الامتصاص العالية للمركبات العضوية في مناطق الضوء فوق البنفسجي والمرئي. طاقة الإثارة اللازمة لاليوروبيومالتلألؤ الضوئي الأيوني مرتفع بسبب نقص كفاءة التألق المنخفضة. هناك نوعان من مبادئ التلألؤ الرئيسيةاليوروبيوم الأرضي النادرالمجمعات: واحد هو التألق الضوئي، الأمر الذي يتطلب يجنداليوروبيومالمجمعات. جانب آخر هو أن تأثير الهوائي يمكن أن يحسن حساسيةاليوروبيومالتلألؤ الأيوني.

بعد تحفيزها بواسطة الأشعة فوق البنفسجية الخارجية أو الضوء المرئي، فإن المركب العضوي الموجود فيالأرض النادرةالتحولات المعقدة من الحالة الأرضية S0 إلى حالة القميص المثارة S1. إلكترونات الحالة المثارة غير مستقرة وتعود إلى الحالة الأرضية S0 من خلال الإشعاع، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة لليجند لتنبعث منها مضان، أو تقفز بشكل متقطع إلى حالتها الثلاثية المثارة T1 أو T2 من خلال وسائل غير إشعاعية؛ تطلق الحالات المثارة الثلاثية الطاقة من خلال الإشعاع لإنتاج فسفرة الروابط، أو نقل الطاقة إلىاليوروبيوم المعدنيالأيونات من خلال نقل الطاقة غير الإشعاعية داخل الجزيئات؛ بعد إثارتها، تنتقل أيونات اليوروبيوم من الحالة الأرضية إلى الحالة المثارة، واليوروبيومتنتقل الأيونات في الحالة المثارة إلى مستوى الطاقة المنخفض، وتعود في النهاية إلى الحالة الأرضية، وتطلق الطاقة وتولد الفلورسنت. ولذلك، من خلال إدخال الروابط العضوية المناسبة للتفاعل معهاالأرض النادرةالأيونات وتوعية أيونات المعادن المركزية من خلال نقل الطاقة غير الإشعاعية داخل الجزيئات، يمكن زيادة تأثير مضان الأيونات الأرضية النادرة بشكل كبير ويمكن تقليل الحاجة إلى طاقة الإثارة الخارجية. تُعرف هذه الظاهرة باسم التأثير الهوائي للرباطات. يظهر مخطط مستوى الطاقة لنقل الطاقة في مجمعات Eu3+ في الشكل 2.

في عملية نقل الطاقة من الحالة المثارة الثلاثية إلى Eu3+، يجب أن يكون مستوى الطاقة للحالة المثارة الثلاثية ليجند أعلى من أو متسقًا مع مستوى الطاقة للحالة المثارة Eu3+. ولكن عندما يكون مستوى الطاقة الثلاثي لليجند أكبر بكثير من طاقة الحالة المثارة الأدنى لـ Eu3+، ستنخفض كفاءة نقل الطاقة أيضًا بشكل كبير. عندما يكون الفرق بين الحالة الثلاثية لليجند وأدنى حالة متحمسة لـ Eu3+ صغيرًا، ستضعف شدة التألق بسبب تأثير معدل التعطيل الحراري للحالة الثلاثية لليجند. β- تتمتع مجمعات الديكتون بمزايا معامل امتصاص الأشعة فوق البنفسجية القوي، والقدرة على التنسيق القوية، ونقل الطاقة بكفاءةالأرض النادرةs، ويمكن أن توجد في كل من الأشكال الصلبة والسائلة، مما يجعلها واحدة من أكثر الروابط استخدامًا على نطاق واسعالأرض النادرةالمجمعات.

الشكل 2: مخطط مستوى الطاقة لنقل الطاقة في مركب Eu3 +

2. طريقة التوليفاليوروبيوم الأرضي النادرالمجمعات

2.1 طريقة تركيب الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية

طريقة الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية هي طريقة شائعة الاستخدام للتحضيرالأرض النادرةمواد مضيئة، كما أنها تستخدم على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي. طريقة تركيب الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية هي تفاعل واجهات المادة الصلبة في ظل ظروف درجة الحرارة المرتفعة (800-1500 درجة مئوية) لتوليد مركبات جديدة عن طريق نشر أو نقل الذرات أو الأيونات الصلبة. يتم استخدام طريقة الطور الصلب ذو درجة الحرارة العالية للتحضيرالأرض النادرةالمجمعات. أولاً، يتم خلط المواد المتفاعلة بنسبة معينة، ويتم إضافة كمية مناسبة من التدفق إلى الملاط من أجل الطحن الشامل لضمان الخلط الموحد. بعد ذلك، يتم وضع المواد المتفاعلة الأرضية في فرن عالي الحرارة للتكليس. أثناء عملية التكليس يمكن تعبئة الأكسدة أو الاختزال أو الغازات الخاملة حسب احتياجات العملية التجريبية. بعد التكليس بدرجة حرارة عالية، يتم تشكيل مصفوفة ذات بنية بلورية محددة، وتضاف إليها الأيونات الأرضية النادرة المنشطة لتشكيل مركز الانارة. يحتاج المجمع المكلس إلى التبريد والشطف والتجفيف وإعادة الطحن والتكليس والغربلة في درجة حرارة الغرفة للحصول على المنتج. بشكل عام، هناك حاجة إلى عمليات طحن وتكليس متعددة. يمكن للطحن المتعدد تسريع سرعة التفاعل وجعل التفاعل أكثر اكتمالا. وذلك لأن عملية الطحن تزيد من مساحة التلامس للمواد المتفاعلة، مما يحسن بشكل كبير سرعة انتشار ونقل الأيونات والجزيئات في المواد المتفاعلة، وبالتالي تحسين كفاءة التفاعل. ومع ذلك، فإن أوقات التكليس ودرجات الحرارة المختلفة سيكون لها تأثير على بنية المصفوفة البلورية المتكونة.

تتميز طريقة الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية بمزايا التشغيل البسيط والتكلفة المنخفضة والاستهلاك القصير للوقت، مما يجعلها تقنية تحضير ناضجة. ومع ذلك، فإن العيوب الرئيسية لطريقة الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية هي: أولا، درجة حرارة التفاعل المطلوبة مرتفعة للغاية، الأمر الذي يتطلب معدات وأدوات عالية، ويستهلك طاقة عالية، ويصعب التحكم في مورفولوجيا البلورة. شكل المنتج غير متساوٍ، بل إنه يتسبب في تلف الحالة البلورية، مما يؤثر على أداء التألق. ثانيًا، عدم كفاية الطحن يجعل من الصعب على المواد المتفاعلة أن تختلط بالتساوي، كما أن جزيئات البلورة كبيرة نسبيًا. بسبب الطحن اليدوي أو الميكانيكي، تختلط الشوائب حتماً للتأثير على اللمعان، مما يؤدي إلى انخفاض نقاء المنتج. المشكلة الثالثة هي تطبيق الطلاء غير المتكافئ وضعف الكثافة أثناء عملية التطبيق. لاي وآخرون. تصنيع سلسلة من مساحيق الفلورسنت متعددة الألوان أحادية الطور Sr5 (PO4) 3Cl والمطعمة بـ Eu3+ وTb3+ باستخدام طريقة الحالة الصلبة التقليدية ذات درجة الحرارة العالية. تحت الإثارة القريبة من الأشعة فوق البنفسجية، يمكن لمسحوق الفلورسنت ضبط لون تألق الفوسفور من المنطقة الزرقاء إلى المنطقة الخضراء وفقًا لتركيز المنشطات، مما يحسن عيوب مؤشر تجسيد اللون المنخفض ودرجة حرارة اللون المرتفعة ذات الصلة في الثنائيات الباعثة للضوء الأبيض . يعد الاستهلاك العالي للطاقة هو المشكلة الرئيسية في تصنيع مساحيق الفلورسنت المعتمدة على البوروفسفات بطريقة الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية. حاليًا، يلتزم المزيد والمزيد من العلماء بالتطوير والبحث عن مصفوفات مناسبة لحل مشكلة استهلاك الطاقة العالية لطريقة الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية. في عام 2015، هاسيغاوا وآخرون. أكمل إعداد الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة المنخفضة لمرحلة Li2NaBP2O8 (LNBP) باستخدام المجموعة الفضائية P1 لنظام triclinic لأول مرة. في عام 2020، تشو وآخرون. أبلغ عن طريق تخليق الحالة الصلبة منخفض الحرارة لفوسفور Li2NaBP2O8 الجديد: Eu3+(LNBP: Eu)، واستكشاف استهلاك منخفض للطاقة وطريق تخليق منخفض التكلفة للفوسفور غير العضوي.

2.2 طريقة هطول الأمطار

تعد طريقة الترسيب المشترك أيضًا طريقة تركيب "كيميائية ناعمة" شائعة الاستخدام لتحضير مواد الانارة الأرضية النادرة غير العضوية. تتضمن طريقة الترسيب المشترك إضافة مادة مرسبة إلى المادة المتفاعلة، والتي تتفاعل مع الكاتيونات الموجودة في كل مادة متفاعلة لتكوين راسب أو تحلل المادة المتفاعلة تحت ظروف معينة لتكوين أكاسيد وهيدروكسيدات وأملاح غير قابلة للذوبان، وما إلى ذلك. ويتم الحصول على المنتج المستهدف من خلال الترشيح، الغسيل والتجفيف وغيرها من العمليات. تتمثل مزايا طريقة الترسيب المشترك في التشغيل البسيط والاستهلاك القصير للوقت والاستهلاك المنخفض للطاقة والنقاء العالي للمنتج. الميزة الأبرز لها هي أن حجم جسيماتها الصغير يمكن أن يولد بلورات نانوية مباشرة. عيوب طريقة الترسيب المشترك هي: أولا، ظاهرة تجميع المنتج التي تم الحصول عليها شديدة، مما يؤثر على أداء الانارة للمادة الفلورية؛ ثانياً: شكل المنتج غير واضح ويصعب التحكم فيه؛ ثالثًا، هناك متطلبات معينة لاختيار المواد الخام، ويجب أن تكون ظروف الترسيب بين كل مادة متفاعلة متشابهة أو متطابقة قدر الإمكان، وهو أمر غير مناسب لتطبيق مكونات النظام المتعددة. ك. بيتشاروين وآخرون. تصنيع جسيمات المغنتيت النانوية الكروية باستخدام هيدروكسيد الأمونيوم كطريقة للترسيب والترسيب الكيميائي المشترك. تم إدخال حمض الأسيتيك وحمض الأوليك كعوامل طلاء خلال مرحلة التبلور الأولية، وتم التحكم في حجم جسيمات المغنتيت النانوية في نطاق 1-40 نانومتر عن طريق تغيير درجة الحرارة. تم الحصول على جسيمات المغنتيت النانوية المشتتة جيدًا في محلول مائي من خلال تعديل السطح، مما يحسن ظاهرة تكتل الجزيئات في طريقة الترسيب المشترك. كي وآخرون. مقارنة تأثيرات الطريقة الحرارية المائية وطريقة الترسيب المشترك على الشكل والبنية وحجم الجسيمات لـ Eu-CSH. وأشاروا إلى أن الطريقة الحرارية المائية تولد جسيمات نانوية، في حين أن طريقة الترسيب المشترك تولد جسيمات منشورية دون الميكرون. بالمقارنة مع طريقة الترسيب المشترك، تُظهر الطريقة الحرارية المائية تبلورًا أعلى وكثافة أفضل للتألق الضوئي في تحضير مسحوق Eu-CSH. جك هان وآخرون. طور طريقة جديدة للترسيب المشترك باستخدام مذيب غير مائي N، N- ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) لتحضير (Ba1-xSrx) 2SiO4: فوسفورات Eu2 ذات توزيع ضيق الحجم وكفاءة كمية عالية بالقرب من جزيئات حجم النانو أو دون الميكرون الكروية. يمكن أن يقلل DMF من تفاعلات البلمرة ويبطئ معدل التفاعل أثناء عملية الترسيب، مما يساعد على منع تراكم الجسيمات.

2.3 طريقة التركيب الحراري المائي/المذيب الحراري

بدأت الطريقة الحرارية المائية في منتصف القرن التاسع عشر عندما قام الجيولوجيون بمحاكاة التمعدن الطبيعي. في أوائل القرن العشرين، نضجت النظرية تدريجيًا وأصبحت حاليًا واحدة من أكثر طرق الكيمياء الواعدة. الطريقة الحرارية المائية هي عملية يتم فيها استخدام بخار الماء أو المحلول المائي كوسيط (لنقل الأيونات والمجموعات الجزيئية ونقل الضغط) للوصول إلى حالة دون الحرجة أو فوق الحرجة في بيئة مغلقة ذات درجة حرارة عالية وضغط مرتفع (الأولى لها درجة حرارة 100-240 درجة مئوية، في حين أن الأخيرة لديها درجة حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية)، وتسريع معدل تفاعل التحلل المائي للمواد الخام، وتحت الحمل الحراري القوي، والأيونات والمجموعات الجزيئية منتشر إلى درجة حرارة منخفضة لإعادة التبلور. تؤثر درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني ووقت التفاعل والتركيز ونوع المادة الأولية أثناء عملية التحلل المائي على معدل التفاعل ومظهر البلورة والشكل والبنية ومعدل النمو بدرجات متفاوتة. إن زيادة درجة الحرارة لا تؤدي إلى تسريع ذوبان المواد الخام فحسب، بل تزيد أيضًا من التصادم الفعال للجزيئات لتعزيز تكوين البلورات. تعد معدلات النمو المختلفة لكل مستوى بلوري في بلورات الأس الهيدروجيني هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على مرحلة البلورة وحجمها وتشكلها. يؤثر طول زمن التفاعل أيضًا على نمو البلورات، وكلما زاد الوقت، كان ذلك أكثر ملاءمة لنمو البلورات.

تتجلى مزايا الطريقة الحرارية المائية بشكل رئيسي في: أولاً، درجة نقاء البلورة العالية، عدم التلوث بالشوائب، التوزيع الضيق لحجم الجسيمات، الإنتاجية العالية، وتشكل المنتج المتنوع؛ والثاني هو أن عملية التشغيل بسيطة، والتكلفة منخفضة، واستهلاك الطاقة منخفض. يتم تنفيذ معظم التفاعلات في بيئات ذات درجة حرارة متوسطة إلى منخفضة، ومن السهل التحكم في ظروف التفاعل. نطاق التطبيق واسع ويمكن أن يلبي متطلبات إعداد أشكال مختلفة من المواد؛ ثالثا، ضغط التلوث البيئي منخفض وهو صديق نسبيا لصحة المشغلين. وتتمثل عيوبه الرئيسية في أن المادة الأولية للتفاعل تتأثر بسهولة بدرجة الحموضة البيئية ودرجة الحرارة والوقت، كما أن المنتج يحتوي على نسبة منخفضة من الأكسجين.

تستخدم الطريقة الحرارية المذيبات العضوية كوسيلة للتفاعل، مما يزيد من إمكانية تطبيق الطرق الحرارية المائية. نظرًا للاختلافات الكبيرة في الخواص الفيزيائية والكيميائية بين المذيبات العضوية والماء، تكون آلية التفاعل أكثر تعقيدًا، ويكون مظهر المنتج وبنيته وحجمه أكثر تنوعًا. نالابان وآخرون. تم تصنيع بلورات MoOx بأشكال مختلفة من الورقة إلى النانورود عن طريق التحكم في وقت رد الفعل للطريقة الحرارية المائية باستخدام كبريتات ثنائي ألكيل الصوديوم كعامل توجيه بلوري. ديانوين هو وآخرون. مواد مركبة مركبة تعتمد على كوبالت بولي أوكسيموليبدينوم (CoPMA) وUiO-67 أو تحتوي على مجموعات ثنائي البيريديل (UiO-bpy) باستخدام الطريقة الحرارية عن طريق تحسين ظروف التوليف.

2.4 طريقة سول جل

طريقة Sol gel هي طريقة كيميائية تقليدية لتحضير المواد الوظيفية غير العضوية، والتي تستخدم على نطاق واسع في تحضير المواد النانوية المعدنية. في عام 1846، استخدم إلبلمن هذه الطريقة لأول مرة لتحضير SiO2، لكن استخدامها لم يكن ناضجًا بعد. تتمثل طريقة التحضير بشكل أساسي في إضافة منشط الأيونات الأرضية النادرة في محلول التفاعل الأولي لجعل المذيب يتطاير لصنع الجل، ويحصل الجل المحضر على المنتج المستهدف بعد المعالجة الحرارية. يتمتع الفوسفور الذي يتم إنتاجه بواسطة طريقة sol gel بخصائص مورفولوجية وهيكلية جيدة، كما أن المنتج له حجم جسيمات موحد صغير، ولكن لمعانه يحتاج إلى تحسين. عملية تحضير طريقة sol-gel بسيطة وسهلة التشغيل، ودرجة حرارة التفاعل منخفضة، وأداء السلامة مرتفع، ولكن الوقت طويل، وكمية كل معالجة محدودة. غابونينكو وآخرون. تم تحضير هيكل متعدد الطبقات غير متبلور BaTiO3/SiO2 بطريقة الطرد المركزي والمعالجة الحرارية مع نفاذية جيدة ومعامل انكسار، وأشار إلى أن معامل الانكسار لفيلم BaTiO3 سيزداد مع زيادة تركيز السول. في عام 2007، نجحت مجموعة أبحاث Liu L في التقاط مركب Eu3+ أيون معدني/محسس عالي الفلورسنت وخفيف الوزن في المركبات النانوية القائمة على السيليكا والهلام الجاف المخدر باستخدام طريقة sol gel. في مجموعات عديدة من مشتقات مختلفة من محسسات الأتربة النادرة وقوالب السيليكا النانوية المسامية، يوفر استخدام محسس 1,10-فينانثرولين (OP) في قالب رباعي إيثوكسيسيلان (TEOS) أفضل هلام جاف مخدر مضان لاختبار الخواص الطيفية لـ Eu3+.

2.5 طريقة التوليف بالميكروويف

طريقة تركيب الميكروويف هي طريقة تركيب كيميائية خضراء وخالية من التلوث مقارنة بطريقة الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة العالية، والتي تستخدم على نطاق واسع في تركيب المواد، خاصة في مجال تركيب المواد النانوية، مما يظهر زخم تطوير جيد. الميكروويف عبارة عن موجة كهرومغناطيسية يتراوح طولها الموجي بين 1ن و1م. طريقة الميكروويف هي العملية التي تخضع فيها الجزيئات المجهرية الموجودة داخل المادة الأولية للاستقطاب تحت تأثير شدة المجال الكهرومغناطيسي الخارجي. مع تغير اتجاه المجال الكهربائي للميكروويف، تتغير حركة واتجاه ترتيب ثنائيات القطب بشكل مستمر. إن استجابة التباطؤ للثنائيات القطبية، بالإضافة إلى تحويل الطاقة الحرارية الخاصة بها دون الحاجة إلى الاصطدام والاحتكاك وفقدان العزل الكهربائي بين الذرات والجزيئات، تحقق تأثير التسخين. نظرًا لحقيقة أن تسخين الميكروويف يمكنه تسخين نظام التفاعل بأكمله بشكل موحد وتوصيل الطاقة بسرعة، وبالتالي تعزيز تقدم التفاعلات العضوية، مقارنة بطرق التحضير التقليدية، فإن طريقة تصنيع الميكروويف لها مزايا سرعة التفاعل السريعة والسلامة الخضراء والصغيرة والموحدة حجم الجسيمات المادية، ونقاء المرحلة العالية. ومع ذلك، تستخدم معظم التقارير حاليًا ماصات الموجات الدقيقة مثل مسحوق الكربون، وFe3O4، وMnO2 لتوفير الحرارة بشكل غير مباشر للتفاعل. المواد التي يتم امتصاصها بسهولة بواسطة الموجات الدقيقة والتي يمكنها تنشيط المواد المتفاعلة نفسها تحتاج إلى مزيد من الاستكشاف. ليو وآخرون. تم دمج طريقة الترسيب المشترك مع طريقة الميكروويف لتصنيع الإسبنيل النقي LiMn2O4 مع التشكل المسامي والخصائص الجيدة.

2.6 طريقة الاحتراق

تعتمد طريقة الاحتراق على طرق التسخين التقليدية، والتي تستخدم احتراق المواد العضوية لتوليد المنتج المستهدف بعد تبخر المحلول حتى الجفاف. يمكن للغاز الناتج عن احتراق المواد العضوية أن يبطئ بشكل فعال حدوث التكتل. بالمقارنة مع طريقة التسخين بالحالة الصلبة، فهو يقلل من استهلاك الطاقة ومناسب للمنتجات ذات متطلبات درجة حرارة التفاعل المنخفضة. ومع ذلك، فإن عملية التفاعل تتطلب إضافة مركبات عضوية، مما يزيد من التكلفة. تتمتع هذه الطريقة بقدرة معالجة صغيرة وغير مناسبة للإنتاج الصناعي. المنتج الناتج بطريقة الاحتراق له حجم جسيم صغير وموحد، ولكن بسبب عملية التفاعل القصيرة، قد تكون هناك بلورات غير مكتملة، مما يؤثر على أداء التلألؤ للبلورات. أنينغ وآخرون. استخدمت La2O3 وB2O3 وMg كمواد أولية واستخدمت تخليق الاحتراق بمساعدة الملح لإنتاج مسحوق LaB6 على دفعات في فترة زمنية قصيرة.

3. تطبيقاليوروبيوم الأرضي النادرالمجمعات في تطوير بصمات الأصابع

تعد طريقة عرض المسحوق إحدى أكثر طرق عرض بصمات الأصابع كلاسيكية وتقليدية. في الوقت الحاضر، يمكن تقسيم المساحيق التي تظهر بصمات الأصابع إلى ثلاث فئات: المساحيق التقليدية، مثل المساحيق المغناطيسية المكونة من مسحوق الحديد الناعم ومسحوق الكربون؛ مساحيق المعادن، مثل مسحوق الذهب،مسحوق الفضة، ومساحيق معدنية أخرى ذات هيكل شبكي؛ مسحوق الفلورسنت. ومع ذلك، غالبًا ما تواجه المساحيق التقليدية صعوبات كبيرة في عرض بصمات الأصابع أو بصمات الأصابع القديمة على كائنات خلفية معقدة، ولها تأثير سام معين على صحة المستخدمين. في السنوات الأخيرة، فضل موظفو العلوم والتكنولوجيا الجنائية بشكل متزايد تطبيق مواد الفلورسنت النانوية لعرض بصمات الأصابع. نظرًا لخصائص الإنارة الفريدة لـ Eu3+ والتطبيق الواسع النطاق لـالأرض النادرةالمواد,اليوروبيوم الأرضي النادرلم تصبح المجمعات نقطة بحثية ساخنة في مجال علوم الطب الشرعي فحسب، بل توفر أيضًا أفكارًا بحثية أوسع لعرض بصمات الأصابع. ومع ذلك، فإن Eu3+ في السوائل أو المواد الصلبة لديه أداء ضعيف في امتصاص الضوء ويحتاج إلى دمجه مع الروابط لتوعية الضوء وإصداره، مما يمكّن Eu3+ من إظهار خصائص مضان أقوى وأكثر ثباتًا. في الوقت الحالي، تشتمل الروابط الشائعة الاستخدام بشكل أساسي على β- ثنائي الكيتونات، والأحماض الكربوكسيلية وأملاح الكربوكسيل، والبوليمرات العضوية، والحلقات الكبيرة الجزيئية، وما إلى ذلك. مع البحث المتعمق والتطبيقاليوروبيوم الأرضي النادرالمجمعات، وجد أنه في البيئات الرطبة، اهتزاز جزيئات التنسيق H2O فيهااليوروبيومالمجمعات يمكن أن تسبب تبريد التلألؤ. لذلك، من أجل تحقيق انتقائية أفضل وتباين قوي في عرض بصمات الأصابع، يجب بذل الجهود لدراسة كيفية تحسين الاستقرار الحراري والميكانيكي لشاشة عرض بصمات الأصابع.اليوروبيومالمجمعات.

في عام 2007، كانت مجموعة أبحاث Liu L رائدة في تقديمهااليوروبيوممجمعات في مجال عرض بصمات الأصابع لأول مرة في الداخل والخارج. يمكن استخدام مجمعات الأيونات/المحسسات المعدنية Eu3+ ذات الفلورسنت العالي والضوء الثابت التي تم التقاطها بواسطة طريقة هلام سول للكشف عن بصمات الأصابع المحتملة على مختلف المواد ذات الصلة بالطب الشرعي، بما في ذلك رقائق الذهب والزجاج والبلاستيك والورق الملون والأوراق الخضراء. قدم البحث الاستكشافي عملية التحضير، وأطياف الأشعة فوق البنفسجية/الرؤية المرئية، وخصائص التألق، ونتائج وضع العلامات على بصمات الأصابع لهذه المركبات النانوية الجديدة Eu3+/OP/TEOS.

في عام 2014، سيونغ جين ريو وآخرون. قام أولاً بتكوين مركب Eu3+ ([EuCl2 (Phen) 2 (H2O) 2] Cl · H2O) بواسطة سداسي هيدراتكلوريد اليوروبيوم(EuCl3 · 6H2O) و1-10 فينانثرولين (فين). من خلال تفاعل التبادل الأيوني بين أيونات الصوديوم البينية واليوروبيومتم الحصول على أيونات معقدة، ومركبات هجينة نانوية مقحمة (Eu (Phen) 2) 3+- حجر صابون الليثيوم المركب وEu (Phen) 2) 3+- المونتموريلونيت الطبيعي). تحت إثارة مصباح الأشعة فوق البنفسجية بطول موجة 312 نانومتر، لا يحافظ المركبان على ظاهرة التألق الضوئي المميزة فحسب، بل يتمتعان أيضًا بثبات حراري وكيميائي وميكانيكي أعلى مقارنة بمركبات Eu3+ النقية. ومع ذلك، نظرًا لعدم وجود أيونات شوائب مخمدة مثل الحديد الموجود في الجسم الرئيسي للحجر الأملس الليثيوم، [Eu (Phen) 2] 3+- يتمتع الحجر الأملس الليثيوم بكثافة تألق أفضل من [Eu (Phen) 2] 3+- مونتموريلونيت، وتظهر بصمة الإصبع خطوطًا أكثر وضوحًا وتباينًا أقوى مع الخلفية. في عام 2016، في شارما وآخرون. تحضير ألومينات السترونتيوم (SrAl2O4: Eu2+، Dy3+) مسحوق نانو فلوري باستخدام طريقة الاحتراق. المسحوق مناسب لعرض بصمات الأصابع الحديثة والقديمة على الأشياء النفاذة وغير النفاذة مثل الورق الملون العادي وورق التغليف ورقائق الألومنيوم والأقراص الضوئية. إنه لا يُظهر حساسية وانتقائية عالية فحسب، بل يتميز أيضًا بخصائص الشفق القوية وطويلة الأمد. في عام 2018، وانغ وآخرون. جسيمات CaS النانوية المحضرة (ESM-CaS-NP) مخدرةاليوروبيوم, سماريوموالمنجنيز بمتوسط ​​قطر 30 نانومتر. تم تغليف الجسيمات النانوية برباطات أمفيفيلية، مما يسمح لها بالتشتت بشكل موحد في الماء دون فقدان كفاءتها الفلورية؛ نجح التعديل المشترك لسطح ESM-CaS-NP مع 1-دوديسيلثيول وحمض 11-ميركابتونديكانويك (Arg-DT)/ MUA@ESM-CaS NPs في حل مشكلة التبريد الفلوري في الماء وتجميع الجسيمات الناتج عن التحلل المائي للجسيمات في الفلورسنت النانوي. مسحوق. لا يُظهر مسحوق الفلورسنت هذا بصمات أصابع محتملة على أشياء مثل رقائق الألومنيوم والبلاستيك والزجاج والسيراميك ذات الحساسية العالية فحسب، بل يحتوي أيضًا على مجموعة واسعة من مصادر الإضاءة المثيرة ولا يتطلب معدات استخراج صور باهظة الثمن لعرض بصمات الأصابع. في العام نفسه، قامت مجموعة وانغ البحثية بتجميع سلسلة من الثلاثياتاليوروبيومتم استخدام مجمعات [Eu (m-MA) 3 (o-Phen)] باستخدام حمض أورثو وميتا وحمض بي ميثيل بنزويك كالمركب الأول وأورثو فينانثرولين كالمركب الثاني باستخدام طريقة الترسيب. تحت 245 نانومتر من الأشعة فوق البنفسجية، يمكن عرض بصمات الأصابع المحتملة على أشياء مثل البلاستيك والعلامات التجارية بوضوح. في عام 2019، سونغ جون بارك وآخرون. تم تصنيع YBO3: فوسفورات Ln3+(Ln=Eu, Tb) من خلال الطريقة الحرارية، مما يؤدي بشكل فعال إلى تحسين اكتشاف بصمات الأصابع المحتملة وتقليل تداخل نمط الخلفية. في عام 2020، براباكران وآخرون. تطوير الفلورسنت Na [الاتحاد الأوروبي (5،50 DMBP) (فين) 3] · مركب Cl3/D-دكستروز، باستخدام EuCl3 · 6H20 كمقدمة. Na [Eu (5,5 '- DMBP) (phen) 3] تم تصنيع Cl3 باستخدام Phen و5,5' - DMBP من خلال طريقة المذيب الساخن، ثم Na [Eu (5,5 '- DMBP) (phen) 3] تم استخدام Cl3 وD-دكستروز كمقدمة لتكوين Na [Eu (5,50 DMBP) (phen) 3] · Cl3 من خلال طريقة الامتزاز. 3/مجمع د-دكستروز. من خلال التجارب، يمكن للمركب أن يعرض بوضوح بصمات الأصابع على أشياء مثل أغطية الزجاجات البلاستيكية، والنظارات، وعملة جنوب إفريقيا تحت إثارة ضوء الشمس 365 نانومتر أو الضوء فوق البنفسجي، مع تباين أعلى وأداء مضان أكثر استقرارًا. في عام 2021، دان تشانغ وآخرون. نجح في تصميم وتوليف Eu3 + مركب Eu6 (PPA) 18CTP-TPY سداسي نووي جديد مع ستة مواقع ربط، والتي تتمتع بثبات حراري مضان ممتاز (<50 درجة مئوية) ويمكن استخدامها لعرض بصمات الأصابع. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من التجارب لتحديد الأنواع الضيف المناسبة لها. في عام 2022، ل بريني وآخرون. تم تصنيع مسحوق الفلورسنت Eu: Y2Sn2O7 بنجاح من خلال طريقة الترسيب المشترك ومعالجة الطحن الإضافية، والتي يمكن أن تكشف عن بصمات الأصابع المحتملة على الأجسام الخشبية وغير المنفذة. وفي نفس العام، قامت مجموعة بحث وانغ بتجميع NaYF4: Yb باستخدام طريقة التوليف الحراري للمذيبات، Er@YVO4 Eu core مادة الفلورسنت النانوية من نوع الصدفة، والتي يمكن أن تولد مضانًا أحمر تحت إثارة الأشعة فوق البنفسجية 254 نانومتر ومضانًا أخضر ساطعًا تحت 980 نانومتر الإثارة القريبة من الأشعة تحت الحمراء، مما يؤدي إلى عرض الوضع المزدوج لبصمات الأصابع المحتملة على الضيف. يُظهر عرض بصمة الإصبع المحتمل على كائنات مثل بلاط السيراميك والألواح البلاستيكية وسبائك الألومنيوم والرنمينبي والورق ذي الرأسية الملونة حساسية عالية وانتقائية وتباين ومقاومة قوية لتداخل الخلفية.

4 التوقعات

في السنوات الأخيرة، تم إجراء الأبحاث علىاليوروبيوم الأرضي النادرلقد اجتذبت المجمعات الكثير من الاهتمام، وذلك بفضل خصائصها البصرية والمغناطيسية الممتازة مثل كثافة التألق العالية، ونقاء الألوان العالي، وعمر التألق الطويل، وفجوات امتصاص وانبعاث الطاقة الكبيرة، وقمم الامتصاص الضيقة. مع تعميق البحث في المواد الأرضية النادرة، أصبحت تطبيقاتها في مجالات مختلفة مثل الإضاءة والعرض، والعلوم الحيوية، والزراعة، والجيش، وصناعة المعلومات الإلكترونية، ونقل المعلومات البصرية، ومكافحة التزييف الفلوري، والكشف الفلوري، وما إلى ذلك منتشرة بشكل متزايد. الخصائص البصريةاليوروبيومالمجمعات ممتازة، ومجالات تطبيقها تتوسع تدريجياً. ومع ذلك، فإن افتقارها إلى الاستقرار الحراري، والخواص الميكانيكية، وقابلية المعالجة سيحد من تطبيقاتها العملية. من منظور البحث الحالي، فإن البحث التطبيقي للخصائص البصريةاليوروبيوميجب أن تركز المجمعات في مجال علوم الطب الشرعي بشكل رئيسي على تحسين الخصائص البصريةاليوروبيومالمجمعات وحل مشاكل جزيئات الفلورسنت المعرضة للتجمع في البيئات الرطبة، والحفاظ على الاستقرار وكفاءة التلألؤاليوروبيوممجمعات في المحاليل المائية. في الوقت الحاضر، أدى تقدم المجتمع والعلوم والتكنولوجيا إلى طرح متطلبات أعلى لإعداد مواد جديدة. أثناء تلبية احتياجات التطبيق، يجب أيضًا أن يتوافق مع خصائص التصميم المتنوع والتكلفة المنخفضة. ولذلك، إجراء مزيد من الأبحاث حولاليوروبيومالمجمعات ذات أهمية كبيرة لتنمية الموارد الأرضية النادرة الغنية في الصين وتطوير العلوم والتكنولوجيا الجنائية.