Mechanoluminescentie (ML) gelegen binnen het nabij-infrarood (NIR) spectrale bereik kan veelbelovende toepassingen bieden in in-situ en real-time biomechanische beeldvorming. Dit komt door de betere ruimtelijke resolutie en penetratiediepte van de biologische weefsels, het lagere optische verlies en het vermijden van autofluorescentie.

Historisch gezien werden zeldzame aardionen voornamelijk gebruikt als activatoren in ML-materialen. Wel het aanpassen van de uitstoot van zeldzame aardionen, vooral RE ³⁺ , brengt uitdagingen met zich mee, waardoor de praktische toepassing van NIR ML's wordt beperkt. Daarom hebben steeds meer onderzoekers de voorkeur gegeven aan door overgangsmetaalionen geactiveerde systemen.

Eerder hebben Puxian Xiong en collega's een zelfherstelbaar NIR ML-materiaal in gallaat gerapporteerd door gebruik te maken van Cr ³⁺ ionen als emissiecentrum voor de eerste keer.

"Inderdaad, LiGa₅ O₈ :Cr ³⁺ presenteert een goede ML-herhaalbaarheid en vereist geen voorbestralingsproces, maar de intrinsieke ML-mechanismen zijn nog steeds niet helemaal duidelijk", zegt Xiong. "In het bijzonder is het onduidelijk of de remanente dragers die roostervallen bezetten de ML-herhaalbaarheid kunnen beïnvloeden." /P>

Zoals algemeen bekend is de voorverwarmingsmethode één van de meest effectieve manieren om de resterende dragers te verwijderen. In een nieuwe studie gepubliceerd in Advanced Powder Materials integreerde het team de voorverwarmingsmethode met bijbehorende ML-resultaten. "Dit werk is bedoeld om de analyse van het ML-mechanisme te actualiseren door de invloeden van opgeslagen dragers te elimineren", zegt Xiong, die fungeert als co-corresponderende auteur van het onderzoek.

In totaal Cr ³⁺ ionen gedoteerde perovskiet-type LaAlO₃ ML-fosfor wordt met succes gesynthetiseerd door een traditionele vaste-stofreactiemethode bij hoge temperatuur in de lucht. Gecombineerd met fotoluminescentie, persistente luminescentie, diffuse reflectie en thermoluminescentiekarakteriseringen werd het inherente ML-mechanisme in detail besproken door de auteurs.

"We hebben waargenomen dat ML in LaAlO₃ :Cr ³⁺ is zelfherstelbaar, wat duidelijk verschilt van de trap-gecontroleerde ML-verbindingen (die UV-licht vereisen voor voorbestraling). Op basis van de voorverwarmingsmethode en de bijbehorende ML-analyse hangt een dergelijke zelfherstelbare ML meer af van de piëzo-elektriciteit van de niet-centrosymmetrische LaAlO₃ :Cr ³⁺ ”, zegt Xiong.

Onder mechanische prikkels wordt binnen de verbinding een sterk piëzo-elektrisch veld opgebouwd, dat groot genoeg is om elektronisch aangeslagen toestanden van de Cr ³⁺ te genereren ionen, wat vervolgens resulteert in ML. Deze luminescentie wordt gekenmerkt door zelfherstel, wat impliceert dat de verbinding voor verschillende toepassingen kan worden toegepast.

"We hebben verder grote potentiële toepassingsvooruitzichten aangetoond op het gebied van ML Bioimaging, anti-namaak en informatie-encryptie met het coderen en decoderen van ASCII-code", voegt Xiong toe.

Meer informatie: Peishan Shao et al., Zelfherstelbare NIR-mechanoluminescentie uit Cr3+ gedoteerd aluminaat van het perovskiettype, Geavanceerde poedermaterialen (2023). DOI:10.1016/j.apmate.2023.100165

Aangeboden door KeAi Communications Co.