近日，中国海洋大学物理与光电工程学院张君诚教授团队对近十年来碱土金属锌硫氧化物在合成方法、应力发光性能表征、机理解释及应用等方面的显著进展进行了全面系统的梳理，相关综述以“Exploring Mechanoluminescence of Zinc Alkaline Earth Metal Oxysulfides from Fundamentals to Advanced Applications”为题在线发表于国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202412494
应力发光材料能够将机械刺激定量转化为光发射，在应力分布可视化、结构健康诊断、超声激励的光遗传学和生物力学成像等领域具有广泛的应用前景。CaZnOS基应力发光材料是继SrAl2O4:Eu2+和ZnS:Mn2+之后的一类新兴明星材料。2013年，CaZnOS:Mn2+在超声、碰撞、压缩、摩擦激励下的高敏感应力发光特性被报道，开启了对该类材料深入探索的序幕。经过十年来的研究，CaZnOS基材料展现出无需预辐照、低应力触发阈值、高亮度的可见-近红外宽波段光发射、自激活应力发光、应力下发光猝灭和应力诱导发光变色等一系列优异的应力发光性能。这些特性使得具有相近组分和结构的碱土金属锌硫氧化物体系（如CaZnOS、SrZnOS、BaZnOS和SrZn2S2O）越来越受到关注，成为应力发光研究的热点。
综述首先介绍了碱土金属锌硫氧化物的晶体结构和合成方法，接着总结了该体系的应力发光性能及其优化策略。随后，作者重点分析了该体系在应力发光产生条件方面的分歧报道及其可能的原因，并介绍了为解决这一问题而提出的应力发光性能表征方案和实验结果，进而提出了陷阱控制和非陷阱控制共同作用的应力发光机理解释。最后，作者总结了碱土金属锌硫氧化物应力发光材料在不同领域的潜在应用，包括应力发光显示、应力传感器、温度传感器以及生物医学应用，并展望了未来研究中所面临的挑战和机遇进行了展望。
图1. CaZnOS基应力发光材料的发现、性能及其应用的代表性进展时间线
图2. BaZnOS、SrZnOS和SrZn₂S₂O材料的发现及其应力发光特性发展的时间线
图3. 四种碱土金属锌硫氧化物的晶体结构
图4.碱土金属锌硫氧化物的制备、复合涂层的合成及其应力发光性能的表征示意图
图5. CaZnOS:Mn2+复合材料在超声、碰撞、摩擦和压缩刺激下的应力发光性能
图6. 通过近红外激光排陷辅助的原位、实时和周期性测试对CaZnOS基材料的应力发光性能进行表征，以及材料应力发光机理的示意图
图7. CaZnOS基应力发光材料在生物力学成像和无线光遗传学中的应用展示
图8. 碱土金属锌硫氧化物应力发光的优势，以及未来研究和应用的挑战和方向
尽管对碱土金属锌硫氧化物应力发光的研究取得了重大进展，但仍有几个问题尚未解决。在这篇综述中，作者确定了现阶段的四个关键挑战，并概述了将这些材料从实验室研究推进到实际应用的未来方向。需要指出的是，这些挑战并不是碱土金属锌硫氧化物所特有的，也是整个应力发光材料研究领域所面临的共同挑战。
中国海洋大学物理与光电工程学院张君诚教授为论文通讯作者，李伟博士生为论文第一作者。
本文来自微信公众号“材料科学与工程”。感谢论文作者团队支持。
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