07 07 2026

Светящийся при прикосновении материал: как обычное давление превратили в световой сигнал

Представление о свечении обычно ассоциируется с лампами, электричеством или сложными приборами…

Но новая разработка японских учёных довольно неожиданно меняет это представление. Материал, реагирующий на легкое прикосновение или даже вибрацию, начинает излучать свет сам по себе. Никаких проводов, батарей или подзарядок — только механическое движение, преобразующееся в световой сигнал.

Разработку создали исследователи из Университета Тохоку в сотрудничестве с Университетом Цукуба и Университетом Сага.

В основе материала лежит оксид цинка — обычное соединение, которое можно найти даже в солнцезащитных кремах. Его главная особенность заключается в способности реагировать на механическое воздействие: сжатие, удар или вибрацию. В этот момент структура материала начинает излучать свет, преобразуя физическое воздействие в оптический сигнал.

Это явление называется механолюминесценцией. Оно возникает тогда, когда механическая энергия переходит в световое излучение без промежуточных этапов, таких как нагрев или электропитание. Сам материал становится своеобразным генератором света, который мгновенно реагирует на нагрузку.

Чтобы усилить эффект, исследователи добавили в оксид цинка небольшое количество натрия и создали контролируемые «дефекты» в кристаллической решетке. В материаловедении такие структурные особенности играют роль инструментов, изменяющих поведение вещества. Они помогают накапливать заряд и управлять процессом излучения.

Электронная микроскопия показала, что поверхность частиц напоминает микроскопические кратеры. Именно такая структура позволяет эффективно преобразовывать механическое давление во внутренние электрические процессы. Дополнительные расчёты подтвердили, что следы натрия стабилизируют эти реакции и усиливают световой эффект.

Особую роль играют так называемые вакансии цинка — микроскопические «пустые места» в кристаллической структуре. Они отвечают за излучение в ближнем инфракрасном диапазоне. Именно поэтому свечение не видно человеческому глазу, но его легко фиксируют специальные камеры и датчики.

Такой тип света открывает дополнительные возможности. Инфракрасное излучение способно проникать сквозь биологические ткани, что делает эту технологию перспективной для медицины и визуализации процессов внутри организма. В промышленности материал можно использовать в качестве «живого покрытия» для конструкций — мостов, турбин или зданий, которое будет реагировать на чрезмерную нагрузку световыми сигналами.

Главное преимущество разработки заключается в простоте. Оксид цинка — доступный и недорогой материал, а отсутствие редкоземельных элементов делает технологию потенциально масштабируемой без сложных производственных процессов.