1 中国人民公安大学侦查学院, 北京 100038 刑事科学技术北京市重点实验室, 北京 100038
2 中国人民公安大学信息网络安全学院, 北京 100038
3 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所, 安徽 合肥 230031
高危阿片类毒品海洛因的泛滥, 对国家安定、 社会经济和人民生命财产安全带来了巨大的危害。 高效、 准确的海洛因及其代谢物的检测鉴定方法在打击毒品犯罪, 处理涉毒案件以及公安禁毒工作中具有十分重要的意义。 表面增强拉曼光谱(SERS)兼具检测速度快、 操作简便、 灵敏度高、 指纹识别及无损检测等优点, 能够实现对毒品的高效、 便携检测。 若结合模式识别技术, 可提高数据处理效率、 避免人为错判的发生, 进而实现自动精确分类识别的目的。 针对溶液中微/痕量海洛因及其代谢物, 提出了基于Au/SiO2复合纳米球阵列(Au/SiO2 NSA)的SERS检测与模式识别相结合的方法, 实现对它们的灵敏检测与高效鉴别。 首先, 采用气-液界面自组装和磁控溅射沉积的方法制备了具有良好SERS活性和结构一致性的Au/SiO2 NSA, 以此为SERS基底(芯片), 结合便携式拉曼光谱仪, 成功实现了对水溶液中海洛因及其主要活性代谢物(6-单乙酰吗啡(6-MAM)和吗啡)的灵敏检测, 检测限低至10-4 mg·mL-1。 然后, 利用模式识别技术中的系统聚类分析(HCA)、 主成分分析(PCA)和支持向量机(SVM)对所获得的谱图数据进行定性/定量分类识别。 结果表明, 在HCA和PCA均能准确分类的基础上, 采用基于径向核函数、 线性核函数、 多项式核函数、 S型核函数中任意一种建立的PCA-SVM模型, 均能够100%地对海洛因、 6-MAM和吗啡进行定性识别; 选取基于径向核函数的SVM模型, 对不同浓度海洛因定量区分的准确率可达90.1%; 而通过基于线性核函数的SVM模型, 对不同浓度6-MAM和吗啡的判别准确率分别为84.8%、 70.2%。 这项工作不仅为基于SERS的灵敏检测与精准鉴别提供了一种具有实用价值的高质量基底(芯片), 也为对海洛因及其代谢物进行准确的分类及识别给出了可行的方案。
表面增强拉曼光谱 Au/SiO2复合纳米球阵列 模式识别 海洛因及其代谢物 灵敏检测 精准鉴别 Surface-enhanced Raman spectroscopy Au/SiO2 composite nanosphere array Pattern recognition Heroin and its metabolites Sensitive detection Accurate identification 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3150
1 中国人民公安大学侦查学院,北京 100038
2 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所,安徽 合肥 230031
阿片类毒品是世界上滥用最为严重的毒品之一,对人体健康和社会公共安全产生的危害不容忽视。可靠的毒品检测技术对开展禁毒工作、打击毒品犯罪有着重要的意义。作为一种新型分子光谱分析技术,表面增强拉曼光谱(SERS)具有精准识别、灵敏度高、操作简便、分析速度快等优点,有望成为痕量毒品检测的有效方法。本文着重综述了近年来基于SERS技术的阿片类毒品吗啡、海洛因和可待因检测的研究进展,并提出了SERS技术未来在毒品检测应用中的努力方向,旨在为相关研究工作和实践办案提供参考依据。
光谱学 表面增强拉曼光谱 阿片类毒品 精准识别 痕量检测 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1700002
1 中国人民公安大学侦查与刑事科学技术学院, 北京 100038
2 中国人民公安大学信息技术与网络安全学院, 北京 100038
3 中国政法大学证据科学教育部重点实验室, 北京 100192
2,4,6-三硝基苯酚(TNP)是一种威力强于2,4,6-三硝基甲苯(TNT)的猛炸药, 同时染料、 医药、 皮革等行业中被大量使用, 由于TNP强大的爆炸威力和环境毒性, 使得近年来TNP的快速检测受到越来越多的关注。 该研究通过一步反应合成了TNP荧光探针, 利用探针的荧光光谱实现了TNP的快速检测。 研究了该荧光探针的荧光特性, 探针在水溶液中具有较高的荧光强度, 在493 nm激发波长下发射波长为547 nm。 荧光探针体系与TNP作用后, 其发射光谱有明显的减弱, 可能是由于荧光探针与TNP结合后, 发生了荧光猝灭而改变了其聚集状态。 在实验中, 测试了荧光探针体系与不同浓度TNP溶液的作用, 荧光光谱分析结果表明TNP对荧光探针体系具有良好的猝灭效果, 在20~80 μmol·L-1的范围内, 547 nm处的荧光强度I547值与TNP的浓度呈现出良好的线性关系, 线性回归方程I547=907 521.6-9 955c (R2=0.992 1), 并推算出了检测限为4.55 μmol·L-1。 该荧光光谱在探针与TNP的作用1 min后即达到稳定, 响应时间短, 可以实现快速检测; TNP检测的荧光光谱不受对苯酚(PHE)、 2,4-二硝基甲苯(DNT)、 2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、 2,4-二硝基苯酚(DNP)、 4-硝基苯酚(NP)等结构类似干扰物和Ca2+, K+, Ba2+, Cl-, SO2-4, NO-3常见阴阳离子的干扰。 考察了尘土基质对荧光探针荧光光谱的影响, 在实验室内制作了添加TNP的模拟爆炸尘土样本, 使用上述荧光探针体系进行检测, 实验表明尘土对该荧光探针发射光谱的稳定性及其与TNP的相互作用均无干扰, 该体系的荧光发射光谱可以用于尘土中TNP的定量分析, 具有较好的实际应用前景。
2,4,6-三硝基苯酚(TNP) 水溶性荧光探针 荧光发射光谱 荧光猝灭 2,4,6-trinitrophenol (TNP) Water soluble fluorescence probe Fluorescence emission spectra Fluorescence quenching
1 中国人民公安大学刑事科学技术学院, 北京 100038
2 中国刑事警察学院痕迹检验技术系, 辽宁 沈阳 110035
采用水热法和共沉淀法分别合成了纳米La2(MoO4)3∶Eu荧光材料和纳米Fe3O4磁性材料, 并利用透射电子显微镜、 X射线衍射仪、 荧光光谱仪表征纳米材料的形貌尺寸、 晶体结构、 荧光性能。 经表征, 纳米La2(MoO4)3∶Eu荧光材料的微观形貌为片状结构, 晶体结构为四方晶型, 其发射光谱中出现了Eu3+的特征发射峰; 纳米Fe3O4磁性材料的微观形貌为球形颗粒, 晶体结构为立方晶型, 并具有超顺磁性。 然后, 将以上两种纳米材料以一定比例混合均匀, 制备了具有超顺磁性的La2(MoO4)3∶Eu/Fe3O4纳米荧光粉末。 经表征, 该磁性纳米荧光粉末的微观形貌为片状结构与球形颗粒的混合, 其发射峰位置未发生变化, 而发光强度有所降低, 但仍能够满足指纹显现的需要。 最后, 将制备的纳米磁性荧光粉末用于显现不同类型客体表面的潜在指纹。 显现效果表明, 对于光滑客体表面的指纹, 使用磁性纳米荧光粉末与纳米荧光粉末的显现效果无明显差异; 对于粗糙客体表面的指纹, 使用磁性纳米荧光粉末能够清晰显现出指纹的细节特征, 其显现效果明显优于普通纳米荧光粉末, 并能够有效避免粉末扬尘现象。 本研究制备的纳米磁性荧光粉末是一种理想的指纹显现材料, 其指纹显现具有背景干扰低、 显现效果好、 适用范围广、 无粉末扬尘等优点, 在刑事案件现场具有广阔的应用前景。
纳米材料 指纹显现 磁性 荧光 潜在指纹 Nanomaterials Fingerprint development Magnetic Fluorescent Latent fingerprint
1 中国人民公安大学刑事科学技术学院,北京 100038
2 北京警察学院公安科技系,北京 102202
3 中国科学院海岸带研究所,山东 烟台 264003
利用激光共焦显微拉曼光谱技术和显微红外技术采集了右旋甲基苯丙胺的拉曼光谱和红外光谱,用密度泛函理论B3LYP/6-311G++(d,p)基组对分子进行几何构型优化,并进行拉曼和红外光谱的计算。结果表明: 右旋甲基苯丙胺的拉曼光谱和红外光谱的计算结果和实验结果基本一致。在此基础上,用Gaussview软件对分子的振动模式进行了详细的归属。研究结果为今后右旋甲基苯丙胺的光谱分析提供了理论依据,也为苯丙胺类毒品的光谱分析研究提供了重要参考。
拉曼光谱 红外光谱 右旋甲基苯丙胺 密度泛函理论 Raman spectrum IR spectrum d-methamphetamine density functional theory
1 中国人民公安大学刑事科学技术学院, 北京 100076
2 公安部物证鉴定中心, 北京 100038
研究2-(5-溴-2吡啶偶氮)-5-二乙氨基苯酚(5-Br-PADAP)分光光度法测定手掌面镀锌工具遗留印迹的锌含量。 考察了缓冲液用量、 pH、 显色剂用量等反应条件对测定的影响; 在优化好的条件下, 建立了标准曲线并测定了不同接触时间、 时间间隔条件下手掌面镀锌工具遗留印迹的锌含量。 研究结果表明, pH 8.0的硼砂-硼酸缓冲液4 mL, 1 g·L-1的5-Br-PADAP溶液0.2 mL以及10%曲拉通-X-100溶液1 mL为最佳测定条件, 在此条件下, Zn2+在0~14 μg范围内呈良好的线性关系, 回归方程为y=1.851 34x+0.002 29; 在接触时间10 s~5 min内, 手掌面镀锌工具遗留印迹锌含量呈上升趋势, 在5~10 min内趋于平缓, 在接触时间5 min时已基本达到饱和状态, 锌含量在0.425~2.377 μg·cm-2; 手掌面镀锌工具遗留印迹锌含量在间隔时间0~2 h急剧下降, 在2~7 h内下降的幅度逐渐变小, 当间隔时间达到7 h时, 锌含量仅为0.188 μg·cm-2, 与间隔0 h锌含量相比减少了约90%。 因此, 微量金属显现实验一定要尽早进行。 此外, 不同间隔时间条件下手掌面锌含量的变化规律与喷洒显现实验中遗留印迹强度变化并非完全对应, 这说明手掌面上的锌含量并非唯一可以影响不同间隔时间条件下遗留印迹强度的因素。 首次在实验中证实了Zn2+与蛋白质结合后可以被络合能力更强的5-Br-PADAP分子夺取出来而显色的假设。 运用此种宏观微观相结合的方法进行研究, 有利于对微量金属显现实验中各影响因素机理的探讨, 为进一步的研究奠定了基础。
法庭科学 分光光度法 2-(5-溴-2吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚 锌 Forensic science Spectrophotometry 5-Br-PADAP Zinc 光谱学与光谱分析
2016, 36(12): 4017
鉴于彩色和强荧光客体上手印难以显现的实际, 报道了利用屏蔽紫外光显现手印的新方法。 金红石相纳米二氧化钛对紫外光有很强的屏蔽性能。 实验用二氧化钛粒径约为30 nm, 多为球形, 对波长小于400 nm的光有强烈吸收。 通过刷显或抖显的方法, 使纹线吸附足量的纳米二氧化钛颗粒, 而客体表面不吸附或少吸附。 在365 nm紫外光照下, 纹线呈暗色调, 背景则为亮色调, 拍照得到反差明显的影像。 与传统的“502”胶熏显-罗丹明6G(或BBD)染色增显法比较, 纳米二氧化钛屏蔽紫外光法显出的手印纹线流畅, 细节特征清晰。 研究表明: 该法可以有效显现彩色或强荧光客体上手印, 对于非渗透性客体上的陈旧手印也有比较理想的显现效果。 该法具有简便、 有效、 快速和经济的特点, 具有广阔的应用前景。
纳米二氧化钛 屏蔽 紫外光 手印 显现 Nano-titanium dioxide Shielding Ultraviolet-ray Fingermark Developing 光谱学与光谱分析
2010, 30(6): 1561
化学成像技术结合光谱分析和成像技术从而同时获得物质的光谱和空间各点的组成和结构信息。 振动光谱方法(红外和拉曼光谱)与成像相结合, 具有灵敏、 快速、 无损检验等优点, 能够为检验鉴定提供定性定量的准确信息, 近年来在物证鉴定领域获得了重要的应用。 手印的显现和增强有多种方法, 化学成像技术作为一种潜力巨大的方法可以显现多种客体上的潜在手印而不需要任何前处理。 该技术还可以增强用其他方法显现后的手印, 使之与背景形成较大反差。 随着成像仪器的发展, 化学成像技术在手印显现领域的应用将会一步拓展。 文章介绍了化学成像技术的基本原理和仪器, 综述了化学成像技术在潜在手印的显现和增强方面的具体应用, 展望了化学成像技术的发展前景。
化学成像 光谱成像 手印 检验 Chemical imaging Spectral imaging Fingerprint Examination 光谱学与光谱分析
2010, 30(5): 1367