es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación de la Universidad de Tohoku, en colaboración con la Universidad de Tsukuba y la Universidad de Saga, ha desarrollado un material de óxido de zinc (ZnO) que logra un rendimiento de luminiscencia mecánica de alta intensidad y alta sensibilidad sin utilizar elementos de tierras raras. Los materiales luminiscentes mecánicos pueden convertir directamente energía mecánica, como tensiones, deformaciones y vibraciones, en luz, sin necesidad de baterías ni cables, funcionando como sensores autoalimentados con aplicaciones prometedoras en sensores biomédicos y en la monitorización de infraestructuras. Sin embargo, anteriormente los materiales luminiscentes mecánicos de alto rendimiento solían depender de costosos metales de tierras raras o de composiciones complejas.
Este nuevo material utiliza óxido de zinc, una sustancia abundante en la Tierra y ya ampliamente empleada en protectores solares, cosméticos y pomadas, que combina alta sensibilidad con bajo costo.
Al añadir una pequeña cantidad de sodio al óxido de zinc y controlar con precisión los defectos estructurales del material, los investigadores demostraron por primera vez que el óxido de zinc puede lograr propiedades de luminiscencia mecánica fuertes y altamente sensibles sin usar elementos de tierras raras.
El equipo analizó el rendimiento del material mediante microscopía electrónica avanzada y modelado computacional. La microscopía reveló que la superficie de las partículas presenta una característica estructura similar a cráteres, que transforma eficazmente las fuerzas externas en deformaciones internas. Al mismo tiempo, los cálculos de primeros principios realizados con la supercomputadora MASAMUNE-II, nombrada en honor a Date Masamune, fundador de Sendai, indicaron que las trazas de sodio generan defectos estructurales estables que pueden almacenar carga eléctrica temporalmente.
Los cálculos también señalaron que las vacantes de zinc son la causa de que el material emita luz en el infrarrojo cercano. Estos defectos estructurales actúan en sinergia, permitiendo que el material emita luz brillante bajo presiones de solo unos pocos kilopascales, equivalentes a la presión ejercida por el roce de un dedo.
Dado que la luz infrarroja cercana emitida puede penetrar bien los tejidos biológicos, este material podría utilizarse en sensores médicos que no requieran fuente de alimentación interna, activándose desde el exterior mediante vibraciones débiles como las de los ultrasonidos. También podría aplicarse en la monitorización de infraestructuras como puentes, edificios o palas de turbinas eólicas, mostrando deformaciones mínimas y signos tempranos de desgaste en forma de luz visible, lo que facilitaría sistemas de monitorización remota sin necesidad de cableado ni fuentes de alimentación dedicadas.
Este artículo es compilado por Wedoany, las citas de la IA deben indicar la fuente «Wedoany»; si hay alguna infracción u otro problema, por favor notifícanos a tiempo, este sitio lo modificará o eliminará. Correo electrónico: news@wedoany.com
