Author Affiliations
Abstract
1 Department of Investigation, People’s Public Security University of China, Beijing 100038, China
2 State Key Laboratory of NBC Protection for Civilian, Beijing 102205, China
Latent fingerprints (LFPs) at the crime scene are served as important clues to locate the trajectory of criminal behavior and portray the characteristics of the suspect. Therefore, visualizing LFPs is of considerable significance. In this work, the europium metal-organic framework (Eu-MOF) sensor was successfully constructed for sensitive detection of gallic acid (3,4,5-trihydroxybenzoic acid, GA) and visualization of the sweat LFPs. The boric-acid-modified Eu-MOF was prepared by using the simple one-pot solvothermal method using Eu as the metal ion center and 3,5-dicarboxybenzeneboronic acid (BBDC) as the organic ligand. The sensor showed desirable photoluminescent performance through the chelating of BBDC with Eu3+. The sensor exhibited the satisfactory linear relationship to GA in the range of 1 nM to 20 nM with a low detection limit of 0.34 nM under the optimized conditions. The prepared sensor with ideal selectivity to GA was successfully applied for visualizing LFPs on porous substrates with the high contrast and superior stability. Given the good performance of the sensor, all fingerprint images obtained from 1 200 samples presented clear friction ridges and met the identification criteria. Notably, the sensor had less impact on the subsequent deoxyribonucleic acid (DNA) detection, displaying a promising perspective for applications in extracting physical evidence of site investigation.
Europium metal-organic framework (Eu-MOF) photoluminescence 3,4,5-trihydroxybenzoic latent fingerprints (LFPs) development. Photonic Sensors
2024, 14(1): 240127
1 兰州理工大学 材料科学与工程学院, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学 有色金属先进加工与回收国家重点实验室, 甘肃 兰州 730050
3 甘肃稀土新材料股份有限公司, 甘肃 白银 730922
采用静电纺丝法在不同气氛下制备了Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+纤维,研究其晶体结构和形貌;将纤维与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合后获得Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+?PDMS复合材料,研究其光致发光和应力发光性能。研究结果显示,氮气、空气下制备样品的XPS图谱同时出现Eu2+和Eu3+结合能特征峰;在360 nm和395 nm激发下复合材料的光致发光光谱中,不但有Eu2+位于469 nm处的蓝色宽带发射,还包含Eu3+位于615 nm的多个红色窄带发射。因为Eu3+在电荷补偿下还原成Eu2+并在刚性结构保护下不被氧化,证实了Eu3+在Sr2MgSi2O7中的自还原现象。随着Eu3+的掺杂浓度增大,光致发光和应力发光强度都先增大后减小,Eu2+和Eu3+的发射分别在5%和10%时达到最强。应力发光强度与应力的增长是线性关系,Eu2+的发射增长量大于Eu3+。在实物照片和CIE坐标中观测到光致发光颜色从蓝色逐渐接近红色,应力发光颜色在应力增大时逐渐从粉红色变为紫粉色。该材料的研究将为发光调控提供参考,在应力传感和防伪等领域有着潜在的使用价值。
Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+ 纤维 自还原 应力发光 发光调控 Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Eu3+ fibers self reduction mechanoluminescence luminescence regulation
采用溶剂热合成方法, 合成了一例金属-有机框架{[Zn2(OH)(TZI)·2H2O]·6DMF}n (1)(TZI为5-四氮唑间苯二甲酸), 并利用单晶X射线衍射、元素分析、红外光谱、热重分析、粉末X射线衍射等手段对化合物进行了结构表征。单晶X射线衍射结果显示配合物1呈现出三维孔道结构, 并且孔道中存在未配位的羧基和配位的水分子。随后通过后合成法将Eu(Ⅲ)离子引入到框架中得到具有红光发射特征的Eu(Ⅲ)@1。在275 nm的激发光下, Eu(Ⅲ)@1存在两组荧光发射, 第一组在418 nm处的宽峰为配合物1的荧光发射, 荧光源于有机配体的吸收和发射; 第二组五个发射峰为Eu(Ⅲ)离子的红色特征发射峰, 其主峰为619 nm。尿液中其他成分抗干扰性实验结果表明, Eu(Ⅲ)@1荧光探针对于生物标记物1-萘酚非常敏感, 能够导致红色荧光猝灭(619 nm), 并伴有青色荧光增强(465 nm), 对1-萘酚具有高选择性。荧光滴定实验结果显示Eu(Ⅲ)@1基于465和619 nm处荧光发射峰对1-萘酚的检测限分别为6.95 μmol/L和1.75 mmol/L。
金属-有机框架 Eu(Ⅲ)功能化 溶剂热合成 晶体结构 后合成 荧光 1-萘酚 metal-organic framework Eu(Ⅲ) functionalization solvothermal synthesis crystal structure post-synthesis fluorescence 1-naphthol
厦门大学电子科学与技术学院(国家示范性微电子学院),福建 厦门 361005
将铕配合物Eu(DBM)3Phen掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中作为有源材料,分别采用铝掩膜结合电感耦合等离子体(ICP)刻蚀、一步光刻法制备了脊型和倏逝场型两种掺铕聚合物光波导放大器。采用405 nm蓝紫发光二极管(LED)泵浦,在653 nm波长处分别实现了1.9 dB/cm和1.5 dB/cm的相对增益。对掺杂Eu(DBM)3Phen的PMMA薄膜的紫外吸收、荧光发射以及荧光寿命进行了测量表征。结果表明,有机配体的分子内能量传递作用在LED泵浦下可以实现稀土铕离子由5D0能级到7F3能级的跃迁。
激光器 集成光学器件 光波导放大器 Eu(DBM)3Phen 聚合物 相对增益 中国激光
2023, 50(2): 3788/CJL220574
1 山东大学材料科学与工程学院 材料液固结构演变与加工教育部重点实验室, 山东 济南 250061
2 南昌大学 材料科学与工程学院, 江西 南昌 330031
通过高温固相法制备了一系列Eu掺杂的Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F(0≤x≤0.25)发光材料, 并详细研究了所制备Sr2LiSiO4F化合物的晶体结构及相组成。利用Al3+-Sr2+离子对取代Si4+-Li+ 离子对的晶体位点工程, 对Eu2+占据的Sr多面体位点进行调控, 实现单相Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F(0≤x≤0.25)材料中Eu2+和Eu3+的共存, 获得了Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F∶Eu体系从绿光到红光的发光调谐。 通过对Sr1.95+xLi1-xSi1-x-AlxO4F∶Eu材料中的Eu2+和Eu3+离子在25~300 ℃范围内温度依赖性光谱的研究发现Eu2+和Eu3+呈现不同的温度敏感特性。经计算, Sr1.95+xLi1-xSi1-xAlxO4F∶0.05Eu发光材料的温度传感绝对灵敏度和相对灵敏度可分别达到2.83%·K-1与0.66%·K-1, 进一步证实了所制备发光材料在温度传感方面的应用潜力。
晶格位点工程 混合价态Eu 温度传感 crystal site engineering mixed-valent europium ratiometric temperature sensing
郑州轻工业大学物理与电子工程学院,河南省磁电信息功能材料重点实验室,郑州 450002
采用高温固相法合成出正交相和三斜相结构的BiNbO4∶Eu3+样品,利用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱对样品的结构和光学性能进行了研究。结果表明: 900 ℃合成样品为正交相结构α-BiNbO4,而1 200 ℃得到三斜相结构β-BiNbO4。吸收光谱得到α相和β相BiNbO4的光学带隙分别为2.69 eV和2.96 eV,与第一性原理的理论结果2.640 eV和3.032 eV相吻合。Eu3+掺杂诱导二者的光学带隙蓝移至2.89 eV和3.05 eV,有效改变了其光响应范围。荧光光谱表明: Eu3+在两种结构的最强荧光峰均来自5D0→7F2电偶极跃迁,最强荧光峰分别位于615 nm和611 nm。Eu3+在β-BiNbO4中的荧光强度更高,而且其5D0→7F2和5D0→7F1的荧光强度比值更大。与Eu3+相似,Er3+在β-BiNbO4中具有更高的上转换荧光强度,其强度约是在α-BiNbO4中荧光的近40倍,说明三斜结构BiNbO4更适合做稀土离子的基质材料。
发光材料 Eu掺杂 荧光光谱 拉曼光谱 第一性原理 光响应 吸收性能 luminescence material BiNbO4 BiNbO4 Eu doping fluorescence spectrum Raman spectrum first-principle theory optical response absorption property