Synergy between Defects and Lattice Distortion Drives Self‐Powered Elastico‐Near‐Infrared Mechanoluminescence in Cr3+‐Doped Spinel Oxides

机械容积 兴奋剂 发光 材料科学 光电子学 尖晶石 红外线的 光电效应 纳米技术 光学 物理 冶金
作者
Yao Xiao,Kang Chen,Mingzi Sun,Puxian Xiong,Bolong Huang,Yongsheng Sun,Dongdan Chen,Jiulin Gan,Zhongmin Yang
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
标识
DOI:10.1002/advs.202510848
摘要

Elastico-mechanoluminescence (ML) enables unique force-to-light transduction for applications in human-machine interaction and smart sensing, yet traditional trap-controlled models fail to explain self-powered ML phenomena. Here, a Cr3+-doped spinel oxide exhibiting autonomous near-infrared (NIR) ML is reported, where self-powered emission originates from synergistic interactions between local lattice distortions and multi-defect networks. Theoretical calculations reveal that Cr3+ doping activates nearest-neighbor sites to generate mid-gap states, facilitating stress-driven electron tunneling to luminescent centers without external excitation. The material shows narrowband NIR emission (711 nm) from the spin-forbidden transition, with linear ML intensity response to mechanical stress and negligible persistent luminescence. Proof-of-concept demonstrations in bright-field anti-counterfeiting (NIR QR-code imaging) and biomedical tissue penetration (10 mm pork) validate its practical utility. This work establishes a defect-distortion coupling mechanism for self-powered NIR-ML, providing a theoretical framework to guide the design of next-generation autonomous optomechanical materials for energy-efficient sensing and bio-imaging.
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