武漢大學李振教授課題組Chem：摩擦發光材料研究進展

背景知識：

摩擦發光(triboluminescence,TL)也稱為力致發光(mechanoluminescence，ML)，是指物體在力的作用下，發生結構變化，並伴隨光產生的現象。引發TL作用力的定義較為寬泛，可以是研磨、摩擦、切割、破碎或擠壓，甚至是溫度驟變導致的相變等。TL是一種古老的發光現象，早在1605年，Francis Bacon就曾報道蔗糖塊在被用力刮過之後會發出光。依據發光種類，TL可分為熒光、磷光、同時發射熒光與磷光三類。目前，已經有很多種化合物被報道能夠產生摩擦發光，包括有機物、無機晶體，有機金屬配合物，鹵代鹼金屬鹽，ZnS晶體，稀土元素摻雜的陶瓷材料等。

研究進展：

儘管TL的產生看起來非常簡單，只是將力作用於物體，就可以導致光產生。但在這一過程中卻有太多的未知，首先，TL的產生是動態過程，能夠觀測的時間太短；其次，在力的作用下，物體經歷了彈性與塑性形變，在結構被破壞後會伴隨著新的表面產生，物體內部的張力與表面電勢會發生變化；最後，環境變化與摻雜物也會影響到物質的TL性質。這些因素導致TL的深入研究難以展開，因此，目前還缺少完整的理論充分闡釋TL的產生機制，近年來TL的研究主要集中在顯示與感測等應用領域。近三年，具有聚集誘導發光(AIE)效應TL化合物的陸續報道，給這一古老領域注入了新的活力，促使研究者從分子堆積的角度探討TL的產生機制。

論文簡介：

武漢大學化學與分子科學學院李振教授課題組綜述了摩擦發光領域的研究進展。文章首先總結了晶體的TL產生機理。早期的研究認為TL是由「壓電效應」造成的，即具有非中心對稱結構的晶體在壓力作用下會發生電荷的重新分布，產生正負電荷分離；晶體破碎時，正負電荷複合，產生的能量使分子受到激發到達激發態，再通過光釋放出來。隨後，Chandra等提出TL是由晶體破碎過程中釋放出的電子轟擊產生。實驗證明，晶體破碎的過程中有眾多的碎片粒子發射，例如電子、離子、中性粒子等，電子轟擊產生的能量傳遞到分子，從而產生TL。這一理論更具普適性。

之後文章探討了各種TL材料的發展。按照晶體的TL產生機制分類，包括傳統有機共軛、非共軛晶體，聚集誘導發光型化合物，金屬有機配合物，無機晶體。而非晶體TL產生機制部分則包括鹼金屬鹵代鹽，稀土元素摻雜的陶瓷材料，鋅、錳摻雜的硫化鋅晶體等，作者對這類物質的TL產生機制分別做出了較為深入的探討。同時，文章也從應用的角度總結了TL材料的發展，指出其在感測、顯示等領域具有重要應用前景。文章最後展望了此領域的發展趨勢，建議應該從「結構-堆積-性能」關係的角度，重點結合分子堆積的實質來深入理解TL的產生，以及未來探索TL機理研究的方向。同時，作者基於TL領域的發光歷史和最近發光領域的研究進展，明確指出了一些對發光機理認識的誤區，強調發光的本質就是高能級(態)向低能級(態)的輻射躍遷，與化合物本身是否含有芳香基團沒有關係

Interestingly,possibly as a response to the recent importance of the topic of photoluminescence from non-aromatic compounds, the first recorded discovery of TL was from a sugar that has no aromatic rings. The emission has nothing to dowith the aromatic structure, although some researchers are mistaken on this point. In fact, the emission is simple and is just related to the release of energy from a higher level to a lower one through a radiative transition. Once the energy is present, emission is possible.

作者信息：

綜述發表於Chem上，第一作者為武漢大學化學與分子科學學院博士生謝育俊，通訊作者為李振教授。

論文標題:Triboluminescence:Recalling Interest and New Aspects

論文引用：Xie and Li, Triboluminescence: Recalling Interestand New Aspects, Chem (2018),https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.01.001

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