Se os materiais mecanoluminescentes forem submetidos a estresse mecânico externo, eles emitem luz visível ou invisível. Essa excitação pode ocorrer devido à flexão ou pressão suave, por exemplo, mas também completamente livre de contato por meio de ultrassom. Dessa forma, o efeito pode ser acionado remotamente e a luz pode ser levada para locais que normalmente tendem a estar no escuro, por exemplo, no corpo humano. Se o tratamento de ultra-som deve ser usado ao mesmo tempo para gerar calor local, é importante em um ambiente tão sensível observar de perto as temperaturas que ocorrem. Cientistas de materiais da Friedrich Schiller University Jena, na Alemanha, desenvolveram agora um material mecanoluminescente que pode não apenas ser usado para gerar uma entrada de calor local por meio de ultra-som, mas também fornecer feedback sobre a temperatura local ao mesmo tempo. Eles relatam os resultados de suas pesquisas hoje na revista Advanced Science .
Semicondutores e terras raras

Em seu trabalho, os cientistas de Jena geralmente lidam com as propriedades mecânicas de materiais inorgânicos, em particular com a forma como se pode observar processos mecânicos opticamente.

"A emissão de luz induzida mecanicamente pode nos fornecer muitos detalhes sobre a resposta de um material ao estresse mecânico", explica o Prof. Lothar Wondraczek da Universidade de Jena. "Mas para ampliar o campo de aplicação, às vezes também é necessário obter informações adicionais sobre a temperatura local - principalmente quando a excitação é realizada por meio de ultra-som. Aqui, inicialmente estávamos interessados ​​em materiais sensores na forma de partículas ultrafinas, que - introduzidas no ambiente a ser estudado - podem fornecer informações de feedback sobre como o ultrassom interage com esse ambiente."

Para isso, os pesquisadores de Jena combinaram um semicondutor de oxissulfeto com o óxido de érbio de terras raras. A estrutura semicondutora absorve a energia mecânica fornecida pela excitação do ultrassom, com o óxido de érbio fornecendo a emissão de luz. A temperatura pode então ser lida a partir do espectro da luz emitida por meio de termometria óptica.

“Isso significa que podemos estimular um aumento de temperatura do lado de fora, medi-lo pelas características de emissão de luz e, assim, estabelecer um circuito de controle completo”, explica Wondraczek.

Aplicação em terapia fotodinâmica

A emissão de luz controlada remotamente, combinada com o controle de temperatura, pode abrir áreas de aplicação completamente novas para esses materiais mecanoluminescentes, por exemplo, na medicina. "Um possível campo de aplicação poderia ser a terapia fotodinâmica, na qual a luz é usada para controlar processos fotofísicos que podem apoiar o organismo na cura", diz o cientista de materiais Wondraczek.

Com materiais mecanoluminescentes multi-responsivos na forma de partículas muito finas, não apenas a luz e o calor podem ser gerados em um local desejado, mas também podem ser controlados de maneira direcionada. Como o tecido biológico é transparente à luz infravermelha emitida, é possível definir e controlar uma temperatura desejada externamente durante o tratamento. "No entanto, essas idéias ainda estão muito em sua infância. Pesquisas e estudos muito extensos ainda são necessários para colocá-las em prática."

Mais acessíveis são outras aplicações em que a luz e o calor precisam ser levados para locais escuros de maneira direcionada. Por exemplo, a fotossíntese ou outras reações acionadas pela luz podem ser especificamente desencadeadas, observadas e controladas. Da mesma forma, voltando ao início, o material pode ser usado como um sensor para gerar ou observar as mudanças do material, ou também como uma marcação invisível e codificada nas superfícies do material. + Explorar mais

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