Forscher identifizieren das Prinzip hinter dem „weichen mechanolumineszierenden Komplex“

Ein Forschungsteam arbeitete zusammen, um das Prinzip eines umweltfreundlichen, energiebasierten weichen mechanolumineszierenden Komplexes zu identifizieren, der ohne Batterien Licht aussendet. Es wird erwartet, dass es in verschiedenen Bereichen Anwendung findet, beispielsweise in optischen Sensoren, künstlicher Haut und Displays. Zum Team gehören Dr. Jeong Soon-moon, Dr. Lim Sung-jun (Abteilung für Nanotechnologie) und Prof. Kim Young-hoon (Abteilung für Angewandte Chemie, Kookmin University).

Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Klein.

Mechanolumineszierendes Material ist ein Material, das als Reaktion auf Druck oder mechanische Belastung Licht emittiert. Beim Auslösen der Lichtemission in herkömmlichen mechanolumineszierenden Materialien muss ein erheblicher Druck ausgeübt werden, und für eine wiederholte Emission ist eine zusätzliche Verarbeitung, beispielsweise die Bestromung mit ultraviolettem oder blauem Licht, erforderlich.

Im Jahr 2013 berichtete das Forschungsteam der akademischen Gemeinschaft über einen Komplex, der auf transparentem Silikonkautschuk und einem lumineszierenden Material basiert und eine weiche, aber starke Mechanolumineszenz erzeugt. Insbesondere der weiche mechanolumineszierende Komplex kann selbst bei leichtem Druck oder mechanischer Belastung helles Licht ausstrahlen und ohne Vorverarbeitung kontinuierlich Licht erzeugen, was seinen Einsatz in verschiedenen industriellen Bereichen ermöglicht.

Im letzten Jahrzehnt wurden in der Wissenschaft Anstrengungen unternommen, den Komplex in verschiedene Anwendungen zu integrieren. Die Quelle der Lichtemission konnte jedoch nicht eindeutig identifiziert werden, was die Entwicklung neuer Materialien und Anwendungstechnologien einschränkt.

Das Forschungsteam führte verschiedene Analysen des Leuchtstoffs durch, um das Prinzip des weichen mechanolumineszierenden Komplexes aufzudecken. Sie beobachteten, dass der Leuchtstoff eine starke Mechanolumineszenz zeigte, wenn er außen mit amorphem Aluminiumoxid beschichtet wurde. Es wurde festgestellt, dass das Aluminiumoxid durch Reibung mit dem flexiblen transparenten Silikonkautschuk starke Elektrizität erzeugt und dass die Elektrizität lumineszierende Zinksulfidpartikel aktiviert.

In ihren Experimenten verwendete das Forschungsteam Siliziumoxid, Magnesiumoxidbeschichtung und Polyurethanpolymer, um die Größe der Triboelektrizität zu steuern. Folglich wurde festgestellt, dass die Stärke der Triboelektrizität mit der Helligkeit der Mechanolumineszenz zusammenhängt, was durch Experimente und Simulationen bestätigt wurde. Basierend auf den Erkenntnissen schlug das Team ein neues Wechselstrom-Elektrolumineszenzmodell auf der Basis von Grenzflächentriboelektrizität vor, um das Mechanolumineszenzphänomen zu identifizieren.

„Es ist äußerst bedeutsam, dass wir den endgültigen Grundsatznachweis unserer zuvor veröffentlichten Ergebnisse abgeschlossen haben“, sagte Dr. Jeong Soon-moon von der Abteilung für Energie- und Umwelttechnologie.

„Wir hoffen, dass dies die Entwicklung hellerer Mechanolumineszenzkomplexe ermöglichen wird, die weniger Strom benötigen, und letztendlich zur Erweiterung des Feldes beitragen wird, indem neue Anwendungen der Mechanolumineszenz geschaffen werden.“