Uma Heterojunção ZnS/CaZnOS para Conversão Eficiente de Energia Mecânica‐para‐Óptica por Deslocamento da Banda de Condução

Coletar ativamente a energia mecânica por meio de conversão eficiente para outras formas de energia, como luz, abre uma nova possibilidade de economia de energia, o que é de importância fundamental para fornecer soluções potenciais para a atual crise energética. Essa conversão de energia mostrou aplicações promissoras em sensores modernos, atuadores e captação de energia. No entanto, a implementação de tais tecnologias está sendo prejudicada porque a maioria dos materiais luminescentes apresenta emissões fracas e não recuperáveis sob excitação mecânica. Neste estudo, uma nova classe de sistemas piezofotônicos heterojuncionados ZnS/CaZnOS é apresentada, que exibe mecanoluminescência (ML) altamente reproduzível com uma intensidade sem precedentes superior a duas vezes maior do que a do ZnS comercial amplamente utilizado (o material ML de última geração). Cálculos de teoria do funcional de densidade revelam que a ML de alto desempenho se origina de uma transferência e recombinação de carga eficientes através do deslocamento das bandas de valência e condução na região da interface da heterojunção. Ao controlar a razão ZnS/CaZnOS em conjunto com dopagem de manganês (Mn2+) e lantanoides (Ln3+), a ML ajustável em todo o espectro é ativada por um pequeno estímulo mecânico de 1 N (10 kPa). As descobertas demonstram uma nova estratégia para a construção de materiais ML eficientes, aproveitando os efeitos de interface e, em última análise, promovendo aplicações práticas para ML.