Nghiên cứu, phát triển phương pháp phân tích, xác định tuổi mực bút bi xanh trên giấy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hồng Anh Đức

NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP PHÂN
TÍCH, XÁC ĐỊNH TUỔI MỰC BÚT BI XANH TRÊN GIẤY
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 9440112.03

LUẬN ÁN TIẾ SĨ HĨA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Từ Bình Minh
2. PGS.TS. Hồng Mạnh Hùng

Hà Nội – 2023


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn của các giáo viên hướng dẫn. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung
thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả

Hồng Anh Đức


LỜI CẢM ƠN
Luận án này được hồn thành tại phịng thí nghiệm Trung tâm Tư vấn, Giám
định dân sự; phịng thí nghiệm số 1 - Cơng ty cổ phần Chứng nhận và giám định
Vinacert; phịng thí nghiệm Hóa Phân tích, Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học

và Cơng nghệ quân sự; Bộ môn Vật lý Đại học Sư Phạm; Trung tâm khoa học vật
liệu, Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
(ĐHQGHN); Viện Kỹ thuật Hóa học và Bộ Mơn Quang và Quang điện tử, Viện Vật
lý kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Với lịng kính trọng và sự biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.
TS. Từ Bình Minh, PGS.TS. Tạ Thị Thảo - Bộ mơn Hóa Phân tích, Khoa Hóa học,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN và PGS.TS. Hoàng Mạnh Hùng,
Trung tâm Tư vấn, Giám định dân sự cùng các thầy cơ giáo trong bộ mơn Hóa phân
tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQGHN đã tận tâm
hướng dẫn, hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình học tập và
nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Trần Hùng và TS. Khuất Hồng Bình,
Viện Hóa Học và Vật liệu - Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự đã nhiệt tình hỗ
trợ hồn thành phần thực nghiệm UPLC-QTOF-MS của nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Đỗ Danh Bích, Bộ môn Vật lý, Đại học Sư
phạm, PGS.TS. Lê Văn Vũ, Trung tâm Khoa học Vật liệu, Khoa Vật lý, Trường Đại
học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN và TS. Lưu Thị Lan Anh, Viện Vật lý kỹ thuật,
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ về mặt chun mơn, máy
móc và kỹ thuật Raman sử dụng trong nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và cộng sự đã
ln động viên, giúp đỡ về vật chất và tinh thần để tơi có thể hồn thành tốt luận án
này.
Tác giả
Hồng Anh Đức


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC..................................................................................................................1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT......................................................................4
DANH MỤC CÁC HÌNH.........................................................................................7
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................10
MỞ ĐẦU..................................................................................................................12
Chương 1. TỔNG QUAN.......................................................................................15
1.1. Khái niệm và tổng quan về xác định tuổi mực..................................................15
1.1.1. Tuổi mực tương đối..................................................................................15
1.1.2. Tuổi mực tuyệt đối....................................................................................15
1.2. Hiện trạng xác định tuổi mực............................................................................15
1.2.1. Xác định tuổi mực trên thế giới................................................................15
1.2.2. Xác định tuổi mực ở Việt Nam..................................................................17
1.3. Tổng quan về mực bút bi xanh..........................................................................18
1.3.1. Tổng quan các thành phần của mực bút bi..............................................19
1.3.2. Các đặc tính của mực bút bi sử dụng trong nghiên cứu tuổi mực...........21
1.4. Tổng quan về các phương pháp nhận dạng, phân loại và xác định
tuổi mực bút bi..........................................................................................................25
1.4.1. Các phương pháp nhận dạng mực bút bi................................................26
1.4.2. Các phương pháp phân loại, phân biệt mực bút bi.................................27
1.4.3. Các phương pháp xác định tuổi của mực bút bi trên giấy......................33
......................................................................................Chương 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị.............................................................................49
2.1.1. Hóa chất...................................................................................................49
2.1.2. Dụng cụ....................................................................................................50
2.1.3. Thiết bị......................................................................................................50
2.2. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................51
1

49

2.3. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................55
2.3.1. Phương pháp hòa tan - khuếch tán..........................................................55
2.3.2. Phân loại, phân biệt các loại mực bút bi bằng HPTLC...........................58
2.3.3. Xác định tuổi mực tương đối bằng HPTLC.............................................61
2.3.4. Xác định tuổi mực tương đối bằng GC-MS..............................................62
2.3.5. Xác định tuổi mực tuyệt đối bằng quang phổ tán xạ Raman...................64
2.3.6. Xác định tuổi mực tuyệt đối bằng UPLC-QTOF-MS...............................67
...................................................................................................................................Chương 3.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................................69
3.1. Phân loại và phân biệt mực bút bi xanh.............................................................69
3.1.1. Phương pháp hòa tan - khuếch tán..........................................................69
3.1.2. Xây dựng phương pháp HPTLC để phân loại mực bút bi xanh...............77
3.2. Xác định tuổi mực tương đối.............................................................................85
3.2.1. Phương pháp HPTLC đánh giá tỷ lệ các sản phẩm phân hủy của CV....85
3.2.2. Phương pháp GC-MS xác định lượng dung môi 2-PE
còn lại trong mực......................................................................................................87
3.3. Xác định tuổi mực tuyệt đối dựa trên thành phần phẩm màu CV......................90
3.3.1. Phương pháp quang phổ Raman..............................................................90
3.3.2. Phương pháp UPLC-QTOF-MS..............................................................98
3.4. Xây dựng sơ đồ các bước xác định tuổi mực bút bi xanh có phẩm màu CV và
ứng dụng thực tế..................................................................................................101
3.4.1. Xây dựng sơ đồ các bước xác định tuổi mực bút bi xanh......................102
3.4.2. Ứng dụng 1: Phân loại, phân biệt và áp dụng sơ đồ các bước xác định
tuổi mực bút bi xanh trên giấy................................................................................103
3.4.3. Ứng dụng 2: Kết hợp HPTLC, Raman, SEM để phát hiện ghép nối
và xác định tuổi mực của giấy nợ...........................................................................107
3.4.4. Ứng dụng 3: Kết hợp các phương pháp nghiên cứu “xanh” để xác định
tuổi mực ở Việt Nam...............................................................................................111
.................................................................................................................................KẾT LUẬN
.................................................................................................................................119

DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.............................................................................121
2


TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................122

3


PHỤ LỤC............................................................................................................... -1Phụ lục 1. Sắc ký đồ (chế độ chọn lọc ion) và phổ khối của CV và
các thành phần phân hủy trong các mẫu mực TL-025 ..................................... -2Phụ lục 2. Sắc ký đồ và khổ phối của chuẩn CV trong methanol .................... -7Phụ lục 3. Phổ Raman mực bút bi xanh TL-025 viết tại các thời điểm
khác nhau (thời điểm đo: tháng 12/2021) ......................................................... -9-

4


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

1

ACS

American Chemical Society

Hiệp hội hóa học Hoa Kỳ

2

amu

atomic mass unit

Đơn vị khối lượng nguyên tử

3

APCI

Atmospheric Pressure

Nguồn ion hóa hóa học

Chemical Ionization

áp suất khí quyển

American Society for Testing

Hiệp hội Kiểm nghiệm và

and Materials

Vật liệu Hoa Kỳ

Bureau of Alcohol, Tobacco

Cục quản lý Rượu,

and Firearms

Thuốc lá và Vũ khí Hoa Kỳ

4
5

ASTM
ATF

6

ATR

Attenuated Total Reflectance

Phản xạ tồn phần suy giảm

7

au

arbitrary unit

Đơn vị bất kỳ

8

CCCA

Center of Consultancy, Civil

Trung tâm Tư vấn,

Assesment (Viet Nam)

Giám định dân sự

9

CE

Capillary Electrophoresis

Điện di mao quản

10

CV

Crystal Violet

Tím tinh thể

11

CZE

Capillary Zone

Điện di mao quản vùng

Electrophoresis
12
13

DART-MS
DESI-MS

Direct Analysis in Real Time

Khối phổ phân tích

Mass Spectrometry

trực tiếp thời gian thực

Desorption Electrospray

Khối phổ giải hấp ion hóa

Ionization Mass Spectrometry

tia điện

14

DP

Discriminating Power

Lực phân biệt

15

DPR

Dimethylpararosanilin

Dimethyl pararosanilin

16

DSA-MS

Direct Sample Analysis Mass

Khối phổ phân tích

Spectrometry

mẫu trực tiếp

Easy Ambient Sonic-spray

Khối phổ ion hóa

Ionization - Mass Spectrometry

trong điều kiện sóng âm

Electrospray ionization

Khối phổ ion hóa tia điện

17
18

EASI-MS
ESI-MS

Mass Spectrometry
19

FTIR

Fourier Transform Infrared

Quang phổ hồng ngoại biến

Spectroscopy

đổi Fourier

5


STT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

20

FT-Raman

Fourier-Transformed Raman

Quang phổ Raman

Spectroscopy

biến đổi Fourier

Gas chromatography -

Sắc ký khí ghép nối khối phổ

21

GC-MS

Mass spectrometry
22

HCA

Hierarchial Cluster Analysis

Phân tích nhóm theo thứ bậc

23

HPLC-

High-Pressure/Performance

Sắc ký lỏng cao áp

DAD

Liquid Chromatography -

(hiệu năng cao) ghép nối

Diode Array Detector

đầu dị dãy điơt

High-performance thin layer

Sắc ký lớp mỏng

chromatography

hiệu năng cao

Intensified Charge-coupled

Linh kiện tích điện

Device

kép tăng cường

24
25

HPTLC
ICCD

26

IR

Infrared Spectroscopy

Phổ hồng ngoại

27

IRMS

Isotope Ratio Mass

Khối phổ tỉ lệ đồng vị

Spectrometry
28
29

LDI-MS
LIBS

Laser Desorption/Ionization

Khối phổ giải hấp/ion hóa

Mass Spectrometry

bằng tia laser

Laser Induced Breakdown

Quang phổ phân hủy bằng

Spectroscopy

tia laser

30

LOD

Limit of Detection

Giới hạn phát hiện

31

LOQ

Limit of Quantification

Giới hạn định lượng

32

LS

Luminescence Spectrometry

Quang phổ phát quang

33

MALDI-

Matrix-assisted Laser

Khối phổ giải hấp/ion hóa

MS

Desorption/Ionization Mass

bằng tia laser hỗ trợ ma trận

Spectrometry
34

MEKC

Micellar Electrokinetic

Sắc ký điện động mixen

Chromatography
35

MPR

Methylpararosaniline

Methyl pararosanilin

36

MSS

Reference sample

Mẫu so sánh

37

MV

Methyl Violet

Methyl tím

6


STT

Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

38

NACE

Non-aqueous Capillary

Điện di mao quản khan

Electrophoresis
39

Nd:YAG

Neodymium-doped Yttrium

Nguồn laser Yttrium-Nhơm-

Aluminum Garnet

Garnet phủ ngun tố
hiếm Neodymi

40

PCA

Principle Component Analysis

Phân tích thành phần chính

41

PE/2-PE

2-phenoxyethanol

2-phenoxy ethanol

42

PIXE

Particle Induced (Proton

Phát xạ tia X kích thích

Induced) X-ray Emission

bằng chùm hạt/proton

Partial Least Square -

Phân tích phân biệt bình

Discriminant Analysis

phương tối thiểu một phần

43

PLS-DA

44

PR

Pararosaniline

Pararosanilin

45

PS-MS

Paper Spray Mass

Khối phổ phun trên giấy

Spectrometry
46

QTOF-MS

Quadrupole Time-of-flight

Khối phổ tứ cực

Mass Spectrometry

thời gian bay

47

RPA

Relative Peak Area

Diện tích peak tương đối

48

SERRS

Surface-enhanced Resonance

Quang phổ tán xạ

Raman Spectroscopy

Raman cộng hưởng
tăng cường bề mặt

49

TOF-SIMS

Time-of-Flight Secondary Ion

Khối phổ thời gian bay

Mass Spectrometry

ion thứ cấp

50

TP

Tetramethylpararosaniline

Tetramethyl pararosanilin

51

TPR

Trimethylpararosaniline

Trimethyl pararosanilin

52

UV-vis-

Ultra-violet - Visible - Near-

Quang phổ tử ngoại -

NIR

Infrared Spectroscopy

khả kiến - hồng ngoại gần

53

v/v

volume/volume

Tỉ lệ thể tích

54

VKHHS

Institute of Forensic Science

Viện Khoa học hình sự

55

VPBBO

Victoria Pure Blue BO

Victoria Pure Blue BO

56

VSC

Video Spectral Comparator

Thiết bị so sánh phổ hình ảnh

57

XRF

X-ray Fluorescence

Huỳnh quang tia X

7


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cơ cấu bi - lị xo - ổ quay của bút bi........................................................18
Hình 1.2. Đồ thị Gorshkova 2016 thể hiện biến thiên lượng dung môi glycerol,
tetraethylen glycol và 2-PE trong mực bút bi theo thời gian víết.............................22
Hình 1.3. Cơ chế phân hủy của CV qua phản ứng N-demethylation.......................24
Hình 1.4. Cơ chế phân hủy của CV qua phản ứng với oxygen nguyên tử...............24
Hình 1.5. Nét mực bút bi dưới kính hiển vi - vón cục (deposit/globbing),
mực khơng thấm qua mặt giấy..................................................................................26
Hình 1.6. Đường rãnh (striation) đặc trưng mực bút bi............................................26
Hình 1.7. Mực bút bi phân bố khơng đều do ở dạng huyền phù hồ nhão................27
Hình 1.8. Cơ chế QTOF-MS....................................................................................39
H nh 1.9. Ưu điểm của hệ thiết bị UPLC-QTOF-MS..............................................39
Hình 1.10. Các sản phẩm của quá trình phân hủy CV qua cơ chế
N-demethylation........................................................................................................39
Hình 1.11. Triển khai HPTLC các mẫu mực chứa CV tiếp xúc với ánh sáng mặt
trời trong từ 0 đến 8 tuần (mẫu số 2 - 8, 10, 11), phẩm màu chuẩn số 1, 9 và 18,
dung
môi số 16 và giấy trắng số 17 - Nguồn: Neumann & Ramotowski 2011 [69]..........39
Hình 1.12. Mức năng lượng các loại tán xạ (trái) và nguyên lý tán xạ
Raman (phải).............................................................................................................44
Hình 2.1. Các nhóm màu trong thang chuẩn Colortrend AMBIANCE Plus...........57

Hình 2.2. Nhóm màu sạch và sáng (Clean & Bright)..............................................57
Hình 2.3. Cấu tạo chung của phẩm màu triarylmethan có chứa nhóm
chức amin..................................................................................................................66
H nh 3.1. Sự hòa tan - khuếch tán của mực vào dung môi theo thời gian – thử
nghiệm ngày 28/03/2022...........................................................................................69
H nh 3.2. Độ tái lập (cùng bút, cùng thời gian viết) của màu bám vào giấy sau
3 phút và sau khi dung môi bay hơi hết của 2 ngày 29/03/2022 và 30/03/2022.......70
H nh 3.3. BBX11 có nhân giấy nhạt dần đi khi mực mới viết.................................70
H nh 3.4. BBX12 có nhân giấy đậm dần lên khi mực mới viết...............................70
8


H nh 3.5. Phản ứng hòa tan - khuếch tán: hàng trên từ trái sang: bút TL-025,
bắt đầu viết từ 05/2017 mỗi 3 tháng 1 lần, hàng dưới: TL-027 bắt đầu viết
từ 07/2018 mỗi 3 tháng một lần, mực nhạt đi khi viết càng mới..............................71
H nh 3.6. BBX17 được viết tháng 06/2014, 05/2015 và 06/2016............................75
H nh 3.7. BBX18 thành phần mực chứa hỗn hợp phẩm màu phthalocyanin đồng và
phẩm màu triarylmethan - mực viết dễ hịa tan vào dung mơi và vẫn để lại màu
trên nhân giấy............................................................................................................75
H nh 3.8. LOD và LOQ phẩm màu trong mực bút bi xanh TL-025........................77
H nh 3.9. Triển khai mực bút bi xanh TL-025 trong các hệ A, B và D...................79
H nh 3.10. Triển khai mực bút bi xanh TL-025 trong các hệ D0, D*, D1, D2...........79
H nh 3.11. Mực bút bi xanh FO-03 được chiết bằng Ethanol/H2O/Aceton (trái)
và methanol (phải)....................................................................................................80
H nh 3.12. Độ đồng nhất của các bút cùng model TL-025 và TL-036
của hãng Thiên Long................................................................................................80
H nh 3.13. Độ lặp lại phương pháp TLC với mực bút bi xanh TL-025...................80
H nh 3.14. Độ tái lập 3 lần đo trong 3 ngày liên tiếp...............................................82
H nh 3.15. Triển khai 10 loại bút bi xanh Thiên Long và Bến Nghé trong hệ D*...83
H nh 3.16. Triển khai 10 loại bút bi xanh Thiên Long và Bến Nghé trong hệ A.....83

H nh 3.17. Triển khai 10 loại bút bi xanh Thiên Long và Bến Nghé trong hệ B.....83
H nh 3.18. Phổ mật độ quang của các thành phần mực trên bản mỏng TLC...........85
H nh 3.19. Triển khai HPTLC hệ D* các mẫu TL-036 với thời gian
viết khác nhau...........................................................................................................86
H nh 3.20. Biến thiên tỉ lệ chiết P của mực bút bi xanh TL-025 theo tuổi (tháng). .89
H nh 3.21. Phổ Raman của mực TL-025 dưới nguồn laser kích thích 532 nm
với các cường độ laser khác nhau.............................................................................92
H nh 3.22. Phổ Raman của mực TL-025 dưới nguồn laser kích thích 532 nm,
cường độ 0,01 % (0,0036 mW), thời gian tích phân từ 30 s đến 180 s....................92
H nh 3.23. Phổ Raman mực TL-025 dưới nguồn laser kích thích 532 nm,
với t = 150 s, công suất laser 0,01, 0,1 và 1 %..........................................................93
H nh 3.24. Đồ thị biến thiên tỷ lệ peak I729/1587 theo thời gian của bút bi
TL-025......................................................................................................................98
9


H nh 3.25. Quan hệ tuyến tính giữa nồng độ và diện tích peak MS của CV1 trong
khoảng 0,5 ng.ml đến 200 ng.ml..............................................................................100
H nh 3.26. Đồ thị tỉ lệ CV/(CV+MV+TP) theo tuổi mực.....................................102
H nh 3.27. Phản ứng hòa tan - khuếch tán sau 1 phút............................................105
H nh 3.28. Phản ứng hòa tan - khuếch tán sau 3 phút............................................105
H nh 3.29. Phản ứng hòa tan - khuếch tán sau 9 phút............................................105
H nh 3.30. Phản ứng hòa tan - khuếch tán sau 9 phút............................................105
H nh 3.31. Triển khai HPTLC trong hệ D* so sánh mẫu cần phân tích A với
MSS các năm 2009, 2014, 2016 và 2017................................................................106
H nh 3.32. Dấu đỏ và dấu “Chủ tịch” của mẫu cần phân tích A (trái) và
MSS M1 (phải).......................................................................................................106
H nh 3.33. Mẫu cần phân tích - Giấy hẹn nợ.........................................................108
H nh 3.34. Vết nghi vấn ghép nối chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số
DigiMicro Mobile...................................................................................................108

H nh 3.35. Sợi giấy dưới kính hiển vi Leica DMI 4000........................................108
H nh 3.36. Cấu trúc bề mặt giấy dưới kính hiển vi quét điện tử SEM...................108
H nh 3.37. HPTLC của các mẫu so sánh M1, M2, and M3 (50 tháng tuổi)
triển khai trong hệ dung môi A...............................................................................114
H nh 3.38. HPTLC các mẫu so sánh A1.2, A2.2, và A3.2 (39 tháng tuổi),
triển khai trong hệ dung môi A...............................................................................114
H nh 3.39. HPTLC các mẫu cần phân tích A1.1, A2.1, và A3.1, triển khai trong
hệ dung môi A.........................................................................................................114
H nh 3.40. HPTLC các mẫu A3.1, A3.2 (39 tháng tuổi), và M1 (50 tháng tuổi),
triển khai trong hệ dung môi B...............................................................................114
H nh 3.41. Đồ thị phụ thuộc thời gian của tỷ lệ peak Raman thành phần CV với
Giai đoạn 3 đã điều chỉnh theo số liệu thực tế........................................................117

10


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. CV và các sản phẩm phân hủy của quá trình N-demethylation................41
Bảng 2.1. Các chất chuẩn sử dụng trong nghiên cứu...............................................49
Bảng 2.2. Danh sách bút bi xanh sử dụng trong nghiên cứu....................................52
Bảng 2.3. Điều kiện phân tích GC-MS.....................................................................63
ảng 2.4. Điều kiện phân tích UPLC...................................................................68
Bảng 2.5. Điều kiện phân tích QTOF-MS................................................................68
Bảng 3.1. Mực BBX thay đổi sau 3, 9 và 15 phút hịa tan với dung mơi gốc cồn...72
Bảng 3.2. Phản ứng hòa tan - khuếch tán của một số BBX Việt Nam được viết
tháng 02 và tháng 05/2017........................................................................................73
Bảng 3.3. Màu dung dịch và nhân màu trên giấy của một số BBX nhập ngoại
được viết tháng 02 và tháng 05/2017........................................................................74
Bảng 3.4. Phản ứng hòa tan - khuếch tán của cùng một bút bi xanh được viết
cách nhau 1-2 tháng trong năm, độ lặp lại cao qua 5 lần thực nghiệm.....................75

ảng 3.5. Ưu/nhược điểm các hệ triển khai HPTLC cho phân tích mực BBX........78
ảng 3.6. Độ lệch chuẩn tương đối các mẫu TL-025 và TL-036 khi triển khai
HPTLC với hệ dung môi D* (%)..............................................................................81
ảng 3.7. Giá trị Rf và độ lệch chuẩn tương đối của mẫu bút TL-025 khi
triển khai HPTLC 5 lần trên cùng bản mỏng với hệ dung môi D*...........................81
ảng 3.8. Giá trị Rf và độ lệch chuẩn tương đối của mẫu bút TL-025 khi
triển khai HPTLC với hệ dung môi D* trong 3 ngày khác nhau..............................82
ảng 3.9. Phân biệt 10 loại bút bằng hệ D*.........................................................83
ảng 3.10. Phân biệt 10 loại bút bi Thiên Long và Bến Nghé bằng 3 hệ
A, B và D*.................................................................................................................84
ảng 3.11. Giá trị Rf trong hệ D* của các vết màu chính mực BBX TL-036..........87
ảng 3.12. Giá trị Rf trong hệ A của các vết màu chính mực BBX TL-036............87
ảng 3.13. Lượng 2-PE chiết bằng dung môi chiết yếu/mạnh và tỷ lệ chiết P
tương ứng..................................................................................................................89
ảng 3.14. Các điều kiện đo quang phổ Raman mực bút bi xanh TL-025
trên giấy.....................................................................................................................90
11


Bảng 3.15. Khảo sát phổ Raman bút bi TL-025 với các cường độ laser,
thời gian chiếu và số lần quét lặp lại khác nhau........................................................94
Bảng 3 16. Số liệu độ lặp lại của 7 lần đo peak Raman tại 729 và 1587 cm−1
của mực TL-025........................................................................................................95
Bảng 3 17. Số liệu độ tái lập 5 ngày đo peak Raman tại 729 và 1587 cm−1
của mực TL-025........................................................................................................96
ảng 3.18. Ngày viết, tuổi mực (tháng) và tỷ lệ peak tương ứng của
bút bi TL-025............................................................................................................97
Bảng 3.19. Ước lượng tuổi mực bằng đồ thị biến thiên tỉ lệ peak I729/1587 của
các mẫu chưa biết......................................................................................................97
ảng 3.20. Thành phần CV1 (m/z=356,213) - diện tích peak MS và nồng độ

...................................
tính tốn được ở các nồng độ từ 0,5 ng.ml−1 đến 400 ng.ml−1
99
Bảng 3.21. Giá trị tỉ lệ CV/(CV+MV+TP) của 9 lần đo liên tiếp tại các điểm
khác nhau, trên cùng 1 đường kẻ của mẫu bút bi TL-025 viết tháng 01/2019.......100
ảng 3.22. Giá trị tỉ lệ CV/(CV+MV+TP) của 5 lần đo khác ngày, trên cùng
1 điểm của mẫu bút bi TL-025 viết tháng 01/2019.................................................101
Bảng 3.23. Giá trị tỉ lệ CV/(CV+MV+TP) của các mẫu so sánh và
mẫu kiểm chứng......................................................................................................102
Sơ đồ 3.1. Sơ đồ các bước xác định tuổi mực bút bi xanh có phẩm màu CV........103
Bảng 3.24. Các loại bút có màu mực tương tự mẫu cần phân tích theo cảm quan
(kèm theo số hiệu bút trong ngoặc đơn)..................................................................104
Sơ đồ 3.2. Độ dày của giấy ở các vị trí trên mẫu cần phân tích.............................108
Bảng 3.25. Các thơng số của giấy trên mẫu cần phân tích tại các vị trí nghi vấn. .109
Bảng 3.26. Thông số đo các vết bản mỏng HPTLC của mẫu cần phân tích
và 5 MSS.................................................................................................................110
Bảng 3.27. Số sóng (cm−1) và cường độ peak (a.u) của mẫu cần phân tích và
các MSS..................................................................................................................110
Bảng 3.28. Các thơng số đo tính chất chất vật lý của 3 tờ giấy A1, A2 và A3......112
Bảng 3.29. Thời gian lưu của các vết trên bản mỏng HPTLC của A3.1, A3.2
và M1 phát triển trong hệ dung mơi B (từ trái sang phải trong Hình 3.40)............114
Bảng 3.30. Số sóng (cm−1) của các peak chất màu chuẩn và các mẫu M1,
A3.2 và A3.1...........................................................................................................115
12


MỞ ĐẦU
Chữ viết - một trong những đặc điểm đặc trưng của loài người ra đời từ đầu
thời kỳ đồ đồng (khoảng cuối thiên niên kỷ thứ 4 trước công nguyên - 4000 BC).
Khởi nguồn từ những hình vẽ biểu tượng tiền ký tự của thời kỳ đồ đá mới, chữ viết

dạng ban đầu này được khắc trên đá, đất sét, bản ghi bằng đồng, mu rùa hay thẻ
xương động vật. Đến khoảng năm 3200 BC, con người phát minh ra mực, kèm với
các dụng cụ viết và vật liệu để ghi chép lại lịch sử [32]. Mực được định nghĩa là
một chất dạng lỏng, bột nhão hoặc rắn có chứa chất nhuộm màu và các chất phụ gia.
Loại mực đầu tiên được ghi chép lại trong lịch sử xuất hiện ở Trung Quốc và Ai
Cập vào khoảng những năm 2500-3200 BC, được làm từ muội than trộn lẫn và
nghiền kỹ với hồ, cao su tự nhiên, lòng trắng trứng hoặc gelatin từ da và xạ hương
tiết ra từ động vật (tiền thân của mực Tàu ngày nay) [73,78].
Đến khoảng thế kỷ thứ 4 sau công nguyên, một loại mực phổ biến được ra
đời bằng cách trộn muối sắt (II) sulfate với tannin chiết xuất từ mụn cây sồi (oak
gallnut) và chất cơ đặc khác - do đó được lấy tên là mực sắt-gallotannate, có những
ưu điểm nổi trội như độ bền cao, không bị loang khi ướt và dễ sản xuất, do đó rất
thơng dụng từ thế kỷ thứ 5 đến thế kỷ thứ 19. Đến đầu thế kỷ 20, Laszlo Biro - một
nhà biên tập báo người Hungary-Argentina với sự trợ giúp của anh trai của mình nhà hóa học Gyorgy Biro đã phát triển thành cơng một công thức mực nhớt, kết hợp
với cơ cấu bi trong ổ xoay ở đầu bút. Cơ cấu hoạt động này giúp cho mực ở trong
ống bút không bị khô và dòng chảy của mực được ổn định. Bằng sáng chế của ông
được cấp ở Anh năm 1938 và ở Argentina năm 1943. Mực bút bi gốc dầu ban đầu
nay đã được phát triển và đa dạng hóa thành các loại mực đặc thù như mực gốc
nước, mực hybrid khô nhanh cho người thuận tay trái, mực viết được trong chân
không và dưới nước (độ nhớt cao, chứa trong ống mực đã tăng áp), mực tẩy được
(làm từ xi măng cao su và rất đặc, phải dùng ống mực tăng áp để đẩy mực ra, tẩy
được trong thời gian ngắn sau khi viết). Từ đó đến nay, bút bi đã nhanh chóng trở
thành loại bút được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới. Năm 2005, công ty bút bi
Bic đã đánh dấu mốc bán ra 100 tỉ bút bi tính từ ngày thành lập năm 1950 [49].
13


Trong luận án này thuật ngữ “bút bi” sẽ được dùng để chỉ bút bi truyền thống (tức là
bút ballpoint sử dụng mực gốc dầu/glycol - khác với bút rollerball sử dụng mực gốc
nước). Mực viết dùng trong các loại bút sẽ được gọi tắt là mực trong nghiên cứu

này, để phân biệt với mực in và mực dấu.
Thời gian viết của mực trên một văn bản là một vấn đề được quan tâm trong
nhiều lĩnh vực như sử học, khảo cổ và khoa học hình sự. Đối với khoa học hình sự,
tuổi mực là một trong những tiêu chí then chốt và tin cậy để xác định thời gian viết
của tài liệu. Trong nhiều tranh chấp liên quan đến các loại giấy tờ như di chúc, bằng
cấp, hợp đồng kinh tế, hóa đơn, biên nhận hay giấy chuyển nhượng, vấn đề thường
xuyên được đặt ra với các tài liệu nghi làm giả là: “tài liệu này có được viết vào thời
gian đúng như ghi trên giấy hay không?”, “phần chữ viết/chữ ký này có được viết
cùng thời gian với nội dung cịn lại của tài liệu hay khơng?”. Trong phần lớn các
trường hợp giấy tờ bị làm giả, không có khả năng xác định thời gian viết của văn
bản bằng các phương pháp truyền thống. Các câu hỏi này đặt ra nhu cầu xác định
thời gian viết của mực trên văn bản nghi vấn, vấn đề này đã và vẫn đang là một vấn
đề hóc búa với khoa học hình sự trên thế giới nói chung và là một vấn đề hồn tồn
mới ở Việt Nam nói riêng.
Hiện tại lĩnh vực xác định tuổi mực ở trên thế giới mới chỉ có ở một số ít
nước có trình độ khoa học phát triển như ở Hoa Kỳ, Đức, Anh, Tây Ban Nha,
Brazil, mới đây ở Trung Quốc, còn ở Việt Nam cho đến nay hầu như chưa có cơng
trình nghiên cứu khoa học cơ bản nào về xác định tuổi mực để làm cơ sở xây dựng
một quy trình thường nhật có độ tin cậy cao áp dụng trong lĩnh vực tư pháp, do đó
đề tài luận án “Nghiên cứu, phát triển phương pháp phân tích, xác định tuổi
mực bút bi xanh trên giấy” được đề xuất với mục tiêu: nghiên cứu, phát triển và
hoàn thiện các bước xác định tuổi mực bút bi xanh để áp dụng cho các sự việc thực
tế ở Việt Nam. Để đạt được mục tiêu trên, luận án cần thực hiện các nội dung
nghiên cứu sau:
1. Thực nghiệm chọn các điều kiện và xây dựng quy trình phù hợp cho phân loại,
phân biệt sơ bộ mực bút bi xanh bằng các phương pháp hòa tan - khuếch tán và
HPTLC.
14

2. Xây dựng các phương pháp HPTLC và GC-MS cho xác định tuổi mực tương đối.
3. Xây dựng các phương pháp quang phổ tán xạ Raman và UPLC-QTOF-MS cho
xác định tuổi mực tuyệt đối.
4. Xây dựng sơ đồ các bước xác định tuổi mực bút bi xanh và đánh giá hiệu quả
ứng dụng quy trình cho các sự việc thực tế đã giải quyết.


Điểm mới về mặt khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
 Điểm mới của luận án
- Phát triển thành công hệ dung môi triển khai HPTLC mới tối ưu cho phân

tích mực bút bi xanh với lực phân biệt cao, độ phân giải tốt và thời gian triển khai
ngắn, từ đó ứng dụng được phương pháp HPTLC vào xác định tuổi mực tương đối.
- Kiểm chứng và ứng dụng thực tế thành công các phương pháp quang phổ tán
xạ Raman, UPLC-QTOF-MS cho xác định tuổi mực tuyệt đối với sai số về thời
gian tương đương với các kết quả nghiên cứu trên thế giới (từ 1-6 tháng).
 Ý nghĩa thực tiễn của luận án
Đề xuất sơ đồ các bước xác định tuổi mực phù hợp với điều kiện thực tế ở
Việt Nam, quy trình đã được ứng dụng có hiệu quả để đáp ứng một số sự việc liên
quan đến tuổi mực ở Việt Nam trong các năm từ 2018-2022.

15


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Khái niệm và tổng quan về xác định tuổi mực
Xác định tuổi mực là một thuật ngữ chun mơn trong khoa học hình sự
miêu tả một quá trình xác định thời gian tồn tại của một loại mực cần phân tích trên
nền vật liệu (thường gặp nhất là giấy). Quá trình này sử dụng một hoặc nhiều
phương pháp khoa học tiên tiến để xác định thời gian viết của mực với sai số nhỏ

nhất cho phép - được coi là phương pháp có độ tin cậy cao trong lĩnh vực giám định
tài liệu. Xác định tuổi mực được chia làm hai nhóm chính - tương đối và tuyệt đối,
dựa theo cách thức và loại kết quả thu được [37].
1.1.1. Tuổi mực tương đối
Tuổi mực tương đối là khái niệm được dùng khi cần xác định hai đoạn nội
dung trong cùng một văn bản (hoặc được viết bằng cùng loại mực trên hai văn bản
khác nhau) có được viết cùng một thời gian hay đoạn nào được viết trước. Kết quả
xác định tuổi mực tương đối đủ để giải quyết các trường hợp văn bản có nội dung
được viết chèn hoặc thêm vào, hoặc văn bản được viết mới nhưng đề lùi ngày viết
cùng thời gian với một tài liệu cũ hơn [37,44].
1.1.2. Tuổi mực tuyệt đối
Mục tiêu của xác định tuổi mực tuyệt đối là xác định cụ thể thời gian viết của
tài liệu cần phân tích. Thời kỳ đầu của xác định tuổi mực vào những năm cuối thế
kỷ hai mươi, để xác định được tuổi mực tuyệt đối thường cần một thư viện mẫu so
sánh lớn, qua đó có thể thu hẹp phạm vi phân tích và tăng độ tin cậy cho kết quả.
Tuy vậy với những tiến bộ của khoa học hiện đại, các nhà khoa học có thể kết hợp
nhiều phương pháp từ các lĩnh vực khác nhau để xác định tuổi mực tuyệt đối mà
không cần đến số lượng lớn mẫu so sánh, nâng cao tính thực tiễn cho ứng dụng
trong các sự việc thực tế [37].
1.2. Hiện trạng xác định tuổi mực
1.2.1. Xác định tuổi mực trên thế giới
Xác định tuổi mực trong khoa học hình sự thế giới được nhắc đến lần đầu
tiên vào những năm 1920 khi các nhà khoa học phát hiện sự biến đổi đặc tính của
mực sắt gallotannate theo thời gian [12]. Tốc độ dịch chuyển của phân tử muối sắt
16


trên giấy được ước tính khoảng 1 micron mỗi 29 năm, do đó phát hiện này chỉ có
phạm vi áp dụng cho các văn kiện cổ. Sau phát hiện này, nhiều nghiên cứu về
phương pháp mới về phân loại, phân biệt và xác định tuổi mực được phát triển.

Trong khoa học hình sự, phân tích mực chỉ là một trong hơn 12 nhóm phân tích liên
quan đến lĩnh vực giám định tài liệu nhưng xác định tuổi mực đã và đang là một thử
thách đối với các nhà khoa học hình sự so với các lĩnh vực khác trong giám định tài
liệu như giám định chữ viết, chữ đánh máy/chữ in, giấy, tẩy xóa, sửa chữa hoặc viết
chèn thêm. Do các loại mực viết thông dụng ngày nay ra đời khá muộn, do đó số
lượng nghiên cứu về mực cịn giới hạn (đặc biệt là với các loại mực còn mới như
mực bút rollerball, mực gel, mực bút nỉ hay mực bút bi tẩy được).
Mực bút bi được đi sâu nghiên cứu vào cuối những năm tám mươi thế kỷ hai
mươi, những nhà nghiên cứu tiên phong có thể kể đến như Richard Brunelle và
Antonio Cantu. Bài báo phân tích mực đầu tiên được đăng trong chương 14 của kỷ
yếu hội thảo khoa học hình sự ACS năm 1975 [13]. Xác định tuổi mực thời kỳ sơ
khai chủ yếu dựa vào lịch sử phát minh ra các loại mực. Các phương pháp hóa lý
được sử dụng để phân tích và so sánh mực cần phân tích với các loại mực so sánh.
Mực cần phân tích được thu hẹp phạm vi đến một vài loại mực so sánh tương tự (tối
ưu nhất là một loại), sau đó nếu ngày viết trên văn bản sớm hơn so với ngày phát
minh của mực so sánh thì có thể chứng minh tài liệu này đã được ghi lùi ngày.
Dĩ nhiên không phải mọi trường hợp đều giải quyết được bằng phương pháp
này, đặc biệt là ngày nay khơng cịn khả năng ứng dụng do thời điểm phát minh của
các loại mực hầu hết đều đã là hàng chục năm trước. Bước tiến tiếp theo trong lịch
sử xác định tuổi mực phải kể đến sự xuất hiện của “nhãn hóa học” (chemical tags) các chất hóa học đặc trưng được các nhà sản xuất thêm vào từng mẻ mực sản xuất
trong các năm khác nhau. Chương trình dán nhãn cho mực này được khởi xướng
bởi Richard Brunelle và Antonio Cantu năm 1975 khi họ đang làm việc cho Cục
quản lý Rượu, Thuốc lá và Vũ Khí của Hoa Kỳ (Bureau of Alcohol, Tobacco and
Firearms - ATF) [14]. Chương trình này dù chỉ đi vào hoạt động trong 4 năm nhưng
đã thể hiện hiệu quả đáng kể cho việc xác định tuổi mực trong thời gian này. Các
17