日本东北大学的研究团队成功阐明了在外力作用下发生形变时会发出强光的特殊晶体的工作原理。这一成果是通过利用大型同步辐射设施“SPring-8”（位于兵库县佐用町）的解析运算得到的。相关研究成果有望应用于植入体内监测心率的传感器以及检测变形的基础设施监测设备的开发。
从上下方向施加压力时会发光的钙钛矿晶体（供图：东北大学西堀麻衣子教授）
利用大型同步辐射设施“SPring-8”分析钙钛矿晶体结构（供图：东北大学西堀麻衣子教授）
受外力作用时发光的物质被称为力致发光（ML，Mechanoluminescence）。研究团队此次分析的是被称为钙钛矿的晶体的一种，其成分除锂、钠外，还包含稀土元素之一的镨等构成。这种物质具备在外力作用下发光的特性。
此前已有研究表明，当锂和钠以特定比例作为原料混合时，发光强度会提升约30倍，但其详细机制尚不清楚。西堀麻衣子教授等人利用大型同步辐射设施等分析了其晶体结构，发现在施加压力时，晶体内部会产生常规状态下不会出现的特殊应变与原子位置偏移现象，从而增强了发光效果。
钙钛矿晶体具备吸光与发光的双重特性。目前，钙钛矿太阳能电池作为备受关注的下一代太阳能电池，面向产业应用的研究开发在全球范围内日益活跃。该领域被视作增长型市场，随着市场规模的扩大，生物传感器等周边应用的需求也可能随之提升。
此次研究涉及的钙钛矿晶体能够对微小的压力作出反应并发光，未来将有助于开发可根据肌肉、心脏等器官活动而发光以获取生物信息的传感器。同时，还有望应用于检测大楼、桥梁等建筑变形的基础设施监测设备等。研究团队表示，今后的目标是将继续开发发光强度更高的物质。
汇总此次研究成果的相关论文已发表在美国化学会学术期刊《ACS Applied Electronic Materials》上。
原文：《日本经济新闻》、2025/10/21
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：ACS Applied Electronic Materials
论文：Atomic-Level Insights into Morphotropic Phase Boundary Effects on Mechanoluminescence in Li1–xNaxNbO3:Pr Multi-Piezo Materials
DOI：10.1021/acsaelm.5c01268
