Si los materiales mecanoluminiscentes se someten a estrés mecánico externo, emiten luz visible o invisible. Tal excitación puede ocurrir por flexión o presión suave, por ejemplo, pero también completamente sin contacto a través de ultrasonidos. De esta manera, el efecto se puede activar de forma remota y la luz se puede llevar a lugares que normalmente tienden a estar en la oscuridad, por ejemplo, en el cuerpo humano. Si el tratamiento de ultrasonido se va a utilizar al mismo tiempo para generar calor local, es importante en un entorno tan sensible observar de cerca las temperaturas que se producen. Los científicos de materiales de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, Alemania, han desarrollado ahora un material mecanoluminiscente que no solo puede usarse para generar una entrada de calor local por medio de ultrasonido, sino que también proporciona información sobre la temperatura local al mismo tiempo. Informan sobre los resultados de su investigación hoy en la revista Advanced Science .

Semiconductores y tierras raras

En su trabajo, los científicos de Jena a menudo se ocupan de las propiedades mecánicas de los materiales inorgánicos, en particular, de cómo se pueden observar ópticamente los procesos mecánicos.

"La emisión de luz inducida mecánicamente puede proporcionarnos muchos detalles sobre la respuesta de un material al estrés mecánico", explica el profesor Lothar Wondraczek de la Universidad de Jena. "Pero para expandir el campo de aplicaciones, a veces también es necesario obtener información adicional sobre la temperatura local, especialmente cuando la excitación se lleva a cabo por medio de ultrasonidos. Aquí, inicialmente estábamos interesados ​​en materiales sensores en forma de partículas ultrafinas, que, introducidas en el entorno que se va a estudiar, pueden proporcionar información de retroalimentación sobre cómo el ultrasonido interactúa con este entorno".

Para ello, los investigadores de Jena han combinado un semiconductor de oxisulfuro con el óxido de erbio de tierras raras. La estructura semiconductora absorbe la energía mecánica proporcionada por la excitación ultrasónica, y el óxido de erbio proporciona la emisión de luz. A continuación, se puede leer la temperatura del espectro de la luz emitida por medio de termometría óptica.

“Esto significa que podemos estimular un aumento de temperatura desde el exterior, medirlo a partir de las características de emisión de luz y así establecer un circuito de control completo”, explica Wondraczek.

Aplicación en terapia fotodinámica

La emisión de luz controlada a distancia, combinada con el control de la temperatura, podría abrir áreas de aplicación completamente nuevas para tales materiales mecanoluminiscentes, por ejemplo, en medicina. "Un posible campo de aplicación podría ser la terapia fotodinámica, en la que la luz se usa para controlar los procesos fotofísicos que pueden ayudar al organismo a sanar", dice el científico de materiales Wondraczek.

Con materiales mecanoluminiscentes de respuesta múltiple en forma de partículas muy finas, no solo se podría generar luz y calor en un lugar deseado, sino que también se podrían controlar de manera específica. Como el tejido biológico es transparente a la luz infrarroja emitida, es posible establecer y controlar la temperatura deseada desde el exterior durante el tratamiento. "Sin embargo, tales ideas aún están en pañales. Todavía se necesitan investigaciones y estudios muy extensos para ponerlas en práctica".

Más accesibles son otras aplicaciones en las que la luz y el calor deben llevarse a lugares oscuros de manera específica. Por ejemplo, la fotosíntesis u otras reacciones impulsadas por la luz podrían activarse, observarse y controlarse específicamente. Asimismo, volviendo al principio, el material puede utilizarse como un sensor para generar u observar cambios materiales, o también como una marca codificada e invisible en las superficies materiales. + Explora más

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