第一作者：刘洪珍；通讯作者：宋振副教授，彭登峰教授（深圳大学），刘泉林教授；第一通讯单位：北京科技大学材料科学与工程学院；合作单位：深圳大学物理与光电工程学院。

力致发光（Mechanoluminescence, ML）材料是一种在机械刺激（如拉伸、挤压、扭转和摩擦等）下而发光的材料，因其独特的物理性质在应力传感、微裂纹成像、智能应力驱动显示和防伪等领域具有广泛的应用前景。ML材料的关键性能指标是发光效率、颜色和自恢复性。ZnS:Mn2+由于其优异的力致发光性能和自恢复特性已成为最具有应用潜力的ML材料之一；然而，已报道的ZnS:Mn2+仅呈现黄光发射，限制了其应用范围。Mn2+离子由于所处环境不同磁相互作用不同，表现为顺磁性、铁磁性和反铁磁性等；同时由于磁相互作用不同，致使在相同晶体场下Mn2+离子的5d晶体场能级不同，因而发光颜色不同。基于以上理论，我们通过成分和制备工艺的调控，调控磁性耦合，进而调控发光特性，实现了ZnS: Mn2+的红色应力发光。我们在ZnS晶格中引入C，并增加Mn2+离子浓度，诱导Mn2+离子呈现铁磁耦合，从而实现光致发光(PL)、ML和余辉发光(PersL)的可调谐发射和增强的发光性能（图1）。本工作还展示了色彩鲜艳的ZnS:Mn2+ @TCRA柔性薄膜在防伪和安全领域中的应用。

ZnS:Mn2+粉末通常采用高温固相的方法在保护性气氛（如氮气、氩气）中合成，在光照、力的刺激下发出黄光。我们在热碳还原（TCRA）气氛下合成了Mn2+掺杂的ZnS荧光粉，通过调控Mn2+离子浓度，ZnS:Mn2+荧光粉的ML, PL和PersL光谱均可从585 nm为中心的黄光发射带调谐到585和650 nm为中心的双发射带，再到672 nm为中心的红光发射带（图2a, b）。通过磁性和光谱测试建立了ZnS:Mn2+ @TCRA荧光粉的磁性和发光性能之间的关系，发现其异常的红色发射带是由Mn2+对之间的铁磁耦合引起的（图2）。通过与氮气气氛下烧结样品的光谱和磁滞回线的比较，证明了C的引入可以诱导Mn2+离子发生铁磁耦合（图2f）。ZnS: 3.0%Mn2+ @TCRA样品的PL和ML强度分别是N2处理下的1.76倍和3.23倍（图3a）。并且ZnS: 3.0%Mn2+ @TCRA样品的ML发光强度随着施加力的增加而增大，在力的循环测试中表现出良好的自恢复特性（图3b, c, d）。对于ZnS:Mn2+ @TCRA荧光粉的可调谐发射和增强的发光性能提出了机理解释（图3e, f）。色彩鲜艳的ZnS:Mn2+ @TCRA柔性薄膜展示了其在防伪和安全领域中的应用（图6）。本工作刷新了对经典ZnS:Mn2+荧光粉的认识，为先进功能材料和器件的设计提供了新的视角，并进一步拓展了力致发光材料在集成传感、显示器件、生物成像和防伪等领域的应用。

Realizing Red Mechanoluminescence of ZnS:Mn2+ Through Ferromagnetic CouplingHongzhen Liu, Yuantian Zheng, Shengqiang Liu, Jing Zhao, Zhen Song,* Dengfeng Peng,* and Quanlin Liu*Advanced Functional MaterialsDOI: 10.1002/adfm.202314422论文链接https://doi.org/10.1002/adfm.20231442

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