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当前文化遗产犯罪频发，传统保护手段受限。研究人员开展了含硅烷化氧化锌量子点（ZnO QDs）和纤维素醚的安全墨水研究。结果显示该墨水在多种基质兼容、应用技术可行且耐候性强。这为保护文化遗产提供新途径。
在文化遗产保护领域，伪造、盗窃和非法贩卖艺术品及文物的现象日益猖獗。随着犯罪组织不断想出新策略避开现有安保措施，传统的保护手段逐渐显得力不从心。为了给文化遗产加上一道坚固的 “保护锁”，来自多个研究机构的科研人员踏上了探索之旅，最终他们的研究成果发表在《Applied Materials Today》上。
如今，文化遗产犯罪的形势愈发严峻。犯罪分子的手段层出不穷，那些珍贵的艺术品和文物时刻面临着被伪造、盗窃的风险。传统的安全措施难以应对这些新挑战，急需一种创新的方法来保护这些承载着人类历史和文化的瑰宝。在这样的背景下，研究人员将目光投向了安全墨水。安全墨水在文件、货币等领域已广泛应用，但在文化遗产保护方面却还是一片空白。如果能将其应用于文化遗产，给文物和艺术品贴上独特的 “隐形标签”，就能在打击犯罪、鉴定文物真伪和追踪文物去向等方面发挥重要作用。
于是，研究人员开展了一项关于含硅烷化氧化锌量子点（ZnO QDs）和纤维素醚的安全墨水的研究。他们旨在开发一种能满足文化遗产保护特殊需求的安全墨水，这种墨水要具备多种特性，如在正常光照下隐形，对文物外观无影响；在特定刺激（如紫外线）下能清晰显现；能在各种材质的文物表面良好附着；且具有良好的稳定性和耐久性。
经过一系列研究，他们得出了诸多重要结论。在化学结构方面，通过多种光谱技术对裸 ZnO QDs 和硅烷化 ZnO QDs 进行表征，发现硅烷化后，ZnO QDs 的结构发生了变化，新的功能基团出现，晶体尺寸减小，颗粒分布更均匀。光学性质上，硅烷化显著提高了 ZnO QDs 的相对量子产率，增强了荧光强度和稳定性，其中经（3 - 氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）修饰的 ZnO（ZA）表现最为突出，且其发射光谱可调节，为制作多色标签提供了可能。在墨水配方中，研究人员筛选出甲基 2 - 羟乙基纤维素（MHEC）作为最合适的粘合剂，它不仅能减少墨水的晕染，增强在不同基质上的亮度，还不影响 ZnO QDs 的荧光稳定性，同时改善了墨水的工作性能，如减少干燥时间等。此外，含有 ZA 和 MHEC 的水性墨水在耐候性测试中表现出色，经多次恶劣环境暴露后，在正常光下仍隐形，在 365nm 紫外光下仍可读。
这项研究意义重大。它为文化遗产保护提供了一种创新、有效的方法，有望遏制文化遗产犯罪行为。安全墨水的应用可以为文物和艺术品提供独特的标识，方便进行鉴定、追踪和保护，有助于维护文化遗产的真实性和完整性，让这些珍贵的文化遗产能够更好地传承下去。
研究人员在开展研究时，运用了多种关键技术方法。在材料合成方面，采用溶胶 - 凝胶法制备 ZnO 纳米颗粒，并通过不同硅烷对其进行修饰。在分析表征上，利用傅里叶变换红外光谱（FT - IR）、X 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等技术对材料的结构和形貌进行分析；通过紫外 - 可见吸收光谱（UV - Vis）、光致发光光谱等研究其光学性质；还运用动态光散射（DLS）测量颗粒的有效直径。在墨水性能测试方面，通过颜色测量、光泽测量评估墨水对基质外观的影响，进行荧光稳定性测试和耐候性测试考察墨水的稳定性和耐久性。
下面来详细看看研究结果：
- ZnO QDs 的化学结构：FT - IR 光谱表明，ZnO 成功合成，硅烷化后出现新的特征峰，证明功能基团成功引入。XRD 分析显示，QDs 呈六方纤锌矿结构，硅烷化使晶粒尺寸减小。TEM 和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像进一步证实了 QDs 的尺寸和结构变化，且硅烷化 QDs 尺寸更小、分布更窄。
- ZnO QDs 的光学性质：计算得出不同 QDs 的相对量子产率，ZA 的相对量子产率最高。UV - Vis 光谱显示硅烷化增加了 QDs 的吸能，光致发光光谱表明硅烷化 QDs 荧光强度至少是裸 QDs 的两倍。在荧光稳定性测试中，ZA 在不同 pH、温度、紫外线照射和储存条件下表现出更好的稳定性。同时，改变反应条件可调节 ZA 的发射光谱，且其在不同基质上均有较高荧光强度。
- 含纤维素醚墨水的配方：通过实验确定了纤维素醚的合适浓度，MHEC 在减少晕染、增强亮度方面效果显著，不同纤维素醚与 ZnO QDs 的相互作用有所不同。墨水的工作性能因纤维素醚的加入得到改善，且 MHEC 对墨水荧光稳定性有积极影响。
- 墨水的耐候性：含有 ZA 和 MHEC 的水性墨水在多种常见文化遗产基质上，测试前在 D65 光下隐形，365nm 紫外光下可读；测试后，虽部分基质出现一些变化，但仍保持隐形和可读的特性。
研究结论和讨论部分再次强调了该研究的重要意义。研究制备的硅烷化 ZnO QDs 和含 MHEC 的安全墨水，在文化遗产保护方面展现出巨大潜力。不过，研究中也发现一些结果存在差异，如墨水在不同基质上的表现，这可能与文化遗产对象的成分及其降解机制有关，需要进一步深入研究。但总体而言，这项研究为文化遗产保护开辟了新方向，有望在实际应用中发挥重要作用，为守护人类的文化瑰宝贡献力量。
