基于无机电致变色材料的电化学潜指纹显现与增强研究

The main focuses of the proposed research are to improve sensitivity and contrast of latent fingerprint development, and to ensure that the development process is low-toxic and non-disruptive to DNA detection. From the perspective of spatial morphological characteristics of latent fingerprints and chemical constitution of fingerprint residues, electrochemical development of latent fingerprints based on inorganic electrochromic materials including NiO, Co3O4, MnO2 and Prussian blue will be systematically investigated. Through a combination of electrochemical, bioanalytical and optic imaging techniques, electrochemical systems for developing latent fingerprints, influence of development process to DNA detection, and image enhancement by virtue of electrochromic properties of electrodeposited thin films will be intensively studied. This prospective research fully integrates latent fingerprint development, biological detection and imaging analysis, providing new insights to the application of electrochemistry in forensic science.

本项目以提升潜指纹显现灵敏度与对比度、确保显现过程低毒害和不影响后续DNA检测为目标，从潜指纹的空间形态特征与指纹残留物的化学组成出发，研究基于无机电致变色材料（NiO、Co3O4、MnO2、普鲁士蓝）的电化学潜指纹显现新技术。结合电化学技术、生物分析技术和光学成像技术，探索无机电致变色材料显现潜指纹的电化学沉积体系，研究显现过程对DNA提取检测的影响机制，量化薄膜的电致变色效应对显出指纹图像的增强作用，开展集指纹显现、生物检测、成像分析于一体的前瞻研究，为电化学技术在刑事科学中的应用提供新思路。

手印显现是影响手印提取率和利用率的关键环节，同时，可能存在于手印物质中的DNA是一项重要的生物物证，因此研发兼具高灵敏度、高对比度、低毒害和非破坏性的手印显现新技术迫在眉睫。从手印空间形态和手印物质化学组成出发，本项目围绕电化学沉积高灵敏显现、电致变色对比度增强和DNA无损提取检测这一主线，开展的主要研究内容和取得的重要结果如下：（1）从构建实验装置入手，设计加工出符合电化学沉积显现、电致变色增强和手印图像采集要求的通用型电化学池，通过整合图像采集软硬件并调节图像采集参数，能够完整获取具有三个层级特征的原位手印图像；（2）采用线性扫描伏安法、恒电位法等电化学测试方法，结合扫描电子显微镜、原子力显微镜、掠入射X射线衍射等物理测试技术，研究了无机电致变色薄膜在电化学显现手印过程中的成核和生长机制，探讨了利用不同电化学沉积体系显现手印的灵敏度；（3）通过循环伏安法测试沉积薄膜的电化学性能，结合Adobe Photoshop、ImageJ等图像处理软件，量化分析和评估了电致变色增强过程中手印图像对比度的变化，研究了沉积薄膜的电致变色性质对显出手印图像的增强作用；（4）统计分析了电化学沉积显现和电致变色增强体系对手印DNA提取检测的影响，明确了电化学显现增强与手印DNA提取检测的兼容性。综上，本项目基于无机电致变色材料的电沉积体系及其电致变色性能，实现了手印高灵敏显现和图像可调式增强，并且在很大程度上保证了手印电化学显现增强与DNA分析检测的兼容，随着技术参数和技术标准的逐步完善，这类方法在法庭科学尤其是手印显现领域将具有广阔的应用空间。