界面协同效应强化的多功能力致发光材料：2SrZn2 S2 O/ZnS异质结的构建与性能突破

　　针对力致发光(ML)材料性能优化难题，研究人员通过构建SrZn2 S2 O/ZnS异质结，实现ML强度较单相材料提升23.68倍，光致发光(PL)强度提升5.07倍。密度泛函理论(DFT)计算揭示界面电子传输与结构稳定化的协同机制，为抗伪标识、无纸化手写等应用提供新材料支撑。

　　

在科技日新月异的今天，力致发光(Mechanoluminescence, ML)材料因其能将机械能直接转化为光能而备受瞩目。这类材料无需外部电源即可发光，在应力传感、防伪技术和生物医学等领域展现出独特优势。然而，ML材料的发展却面临两大瓶颈：发光机制尚未完全阐明，以及性能优化缺乏有效策略。以ZnS为基础的ML材料虽表现优异，但其发光机理仍存在争议，压电诱导、摩擦电诱导和断裂发光等假说均无法完美解释其卓越性能。更令人困扰的是，传统单相ML材料的发光强度往往难以满足实际应用需求，这就像试图用微弱的萤火照亮黑夜，远远不够。

正是在这样的背景下，甘肃某研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表了一项突破性研究。他们创新性地构建了SrZn₂
S₂
O/ZnS异质结材料，不仅实现了ML性能的飞跃式提升，还揭示了界面协同效应的关键作用。这项研究如同在ML材料的迷宫中点亮了一盏明灯，为高性能ML器件的开发指明了新方向。

研究团队主要采用高温固相反应法合成异质结材料，通过X射线衍射(XRD)表征晶体结构，结合密度泛函理论(DFT)计算能带结构。ML性能测试采用弹性片加载装置，光致发光(PL)光谱分析则用于评估光学特性。特别设计了球磨处理实验验证结构稳定性，并通过多场景应用演示验证实用价值。

Preparation of ML luminescent powders
通过调控SrCO₃
与ZnS的摩尔比(5:1至1:1)，在1050°C惰性气氛下成功制备出SrZn₂
S₂
O/3ZnS、2SrZn₂
S₂
O/ZnS等系列异质结。XRD证实2SrZn₂
S₂
O/ZnS同时存在六方ZnS和四方SrZn₂
S₂
O相，形成清晰异质界面。

Results and discussion
异质结材料展现出惊人的性能提升：ML强度较单相SrZn₂
S₂
O和ZnS分别提高23.68倍和1.45倍，PL强度也相应提升1.09倍和5.07倍。球磨实验发现ML强度下降92%，但再烧结后性能恢复，证实异质结具有结构自修复能力。DFT计算揭示ZnS的导带偏移促进电子转移，而SrZn₂
S₂
O的价带偏移增强空穴捕获，形成协同优化效应。

Conclusions
该研究开创性地证明了异质结结构可同时增强ML和PL性能。SrZn₂
S₂
O主要贡献PL特性，ZnS强化ML响应，二者界面协同产生"1+1>2"效应。机理分析表明这种增强源于优化的界面电子传输和晶体结构稳定化双重作用。实际演示证实该材料在防伪标签、无纸化手写系统和应急救援信号指示器等场景具有突出应用价值。

这项研究的科学意义在于首次系统阐释了异质结ML材料的界面协同机制，打破了单相材料性能局限。其提出的"功能互补型异质结"设计理念，为开发新一代多功能发光材料提供了范式。从应用角度看，这种兼具高ML强度、优异PL性能和结构稳定性的材料，有望推动智能传感、人机交互等领域的技术革新。正如研究者所言，这项工作不仅解决了ML材料性能提升的难题，更开辟了通过界面工程调控发光性能的新途径。