Nahinfrarot-Mechanolumineszenz von Sr 3 Sn 2 O 7 : Nd 3+ für in situ biomechanische Sensoren und dynamische Druckabbildung

Zusammenfassung Die Mechanolumineszenz (ML) ist ein Phänomen unter externen mechanischen Stimuli und hat vielfältige Anwendungen gefunden, wie z.B. Stressmessung, Diagnose der Strukturgesundheit, 3-D-Signatur, Energieerzeugung usw., aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften der in situ und Echtzeitreaktion auf die Stimuli. Allerdings tritt die ML der meisten modernen Phosphore hauptsächlich im Spektralbereich von Ultraviolett bis sichtbar auf, was nicht in den biologischen transparenten Fenstern liegt, und daher ihre Anwendungen im biologischen Bereich einschränkt. Hier berichten wir über eine starke Nahinfrarot-ML von orthorhombischem Cmcm-Perowskit Sr 3 Sn 2 O 7 : Nd 3+, die bei ~ 900 nm spitz und genau im ersten optischen transparenten Fenster von Geweben liegt. Die ML erscheint nach allmählicher Entladung der Fallen, die tiefer als 0,73 eV sind, ausgelöst durch die externen mechanischen Stimuli und anschließender Anregung von Nd 3+ auf den Zustand von 4 F 3/2. Die aufladbare ML zeigt eine gut wiederholbare Linearität zur aufgebrachten Kraft von mindestens bis zu 5000 N und kann Gewebe durchdringen, die bis zu 30 mm dick sind, wie Schweinehaut und die Keramikscheibe von Hydroxylapatit, dem Hauptbestandteil von Knochen. Diese Ergebnisse demonstrieren das potenzielle Anwendungsspektrum für in situ biomechanische Sensoren. Gleichzeitig bieten wir durch das Aufzeichnen und Verarbeiten dieser ML-Signale während der Unterschrift auf einer Pelletprobe zum ersten Mal ein neuartiges Unterschriftensystem basierend auf NIR-ML an. Dies könnte das Sicherheitsniveau bestehender Unterschriften gegen Fälschungen auf ein höheres Niveau heben.