Au XVIIe siècle, Francis Bacon a décrit une expérience simple : gratter et fracturer du sucre dur dans l'obscurité pour voir des étincelles de lumière. Ce phénomène est appelé mécanoluminescence (ML) ou triboluminescence (TL), le processus par lequel les matériaux émettent de la lumière sous stimulation mécanique, comme le broyage ou le concassage. Habituellement, les propriétés ML des composés luminescents sont observées dans des systèmes cristallins rigides, ce qui limite leurs applications dans le monde réel.
Aujourd'hui, des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST) ont trouvé un moyen de générer du ML dans des matériaux non cristallins, ouvrant ainsi une nouvelle vague d'applications potentielles dans les domaines de l'ingénierie, de la sécurité industrielle et au-delà.
« La stimulation mécanique des cristaux provoque des fractures. À mesure que les cristaux sont endommagés et se décomposent en taille, ils commencent également à perdre leurs propriétés ML, ce qui limite considérablement leur application. Dans les cristaux, le ML dépend fortement de la structure et de l'emballage, ce qui ajoute des exigences de conception complexes. C'est pourquoi nous nous sommes intéressés aux matériaux ML amorphes avec une luminescence plus durable », explique le professeur Julia Khusnutdinova, responsable du Unité de Coordination Chimie et Catalyse à l’OIST.
Publié dans Science chimiqueles chercheurs étudient le ML potentiel dans une série de composés chimiques connus pour leurs propriétés photoluminescentes. Ils ont généré des films minces et sans cristaux de ces composés et ont testé le ML par diverses méthodes, notamment la séparation par contact (presser et relâcher deux surfaces ensemble) et la friction.
Grâce à leurs expériences, l’équipe a découvert que la stimulation mécanique générait des champs électriques localisés dus à l’électrification, qui pouvaient exciter les matériaux et les gaz environnants.
En stimulant leurs composés à travers un revêtement plastique protecteur, ils ont démontré un ML non destructif dans les composés photoluminescents et la promesse de tels composés dans la conception future de matériaux sensibles aux stimuli.
« Traditionnellement, les chimistes considéraient la fracture des cristaux comme une étape essentielle dans la génération de la mécanoluminescence », note le Dr Ayumu Karimata, premier auteur de l'étude.
« Nous avons prouvé que ce n'était pas nécessaire. Nos découvertes ouvrent un vaste éventail de possibilités en science des matériaux, car elles éliminent le besoin d'une conception et d'une ingénierie de cristaux complexes lors de la création de matériaux mécanoluminescents. »
