【本学研究者情報】

〇大学院工学研究科　教授　徐超男
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 酸化亜鉛^（注1）の欠陥構造を制御することで、レアアース^（注2）を用いずに、高強度かつ高感度な応力発光^（注3）を実現しました。
• 指先で触れる程度の微弱な力でも鮮明に発光し、従来材料と比べて極めて高い感度を示しました。
• 放出される光は、生体を透過しやすい近赤外光^（注4）で、超音波を利用して体内の情報を読み取る医療センサや、電源不要で橋梁などのひずみを監視するインフラ診断技術への応用が期待されます。

【概要】

機械的エネルギー（応力、ひずみ、振動など）を直接光に変換する応力発光材料は、電源や配線を必要としない自立型センサ材料として、インフラ診断や医療など幅広い分野で注目されています。

東北大学大学院工学研究科の徐超男教授らの研究グループは、筑波大学および佐賀大学との共同研究により、レアアースを一切用いずに、酸化亜鉛で高強度かつ高感度な応力発光を世界で初めて実現しました。

従来の応力発光材料は、高価なレアアースや複数の元素を必要とし、発光には強い力を必要とするという課題がありました。本研究では、酸化亜鉛に微量のナトリウムを添加することで、極めて高い感度と低コスト化を両立しました。放たれる光は体を透過しやすい近赤外光であるため、超音波によって体内の情報を読み取る医療センサや、インフラのひずみを電源なしで遠隔監視する技術など、安全・安心な未来社会を支える新技術への応用が期待されます。

本成果は科学誌Advanced Scienceに2026年5月8日（現地時間）付けで掲載されました。

【用語解説】

注1. 酸化亜鉛（ZnO）：亜鉛の酸化物で、白色粉末として知られている。毒性が低く、紫外線遮蔽効果を持つことから、日焼け止め、化粧品、医薬品（軟膏）などに広く用いられている。また、ワイドギャップ半導体として、次世代電子材料としても注目されている。

注2. レアアース：希土類元素の総称。従来の高性能な発光材料には不可欠であるが、産出地が偏っており、価格高騰や供給リスクの点で課題がある。

注3. 応力発光：材料が受けた力学的なエネルギーに相関して繰り返し発光する現象。1999年に徐教授によって発見された。

注4. 近赤外光：赤外線のうち、可視光に近い波長域の光の総称。皮膚や筋肉などの生体組織を透過しやすいため、体内情報を体外から読み取る医療診断などへの応用が期待されている。

【論文情報】

タイトル：Stress-to-Light Conversion in an Earth-Abundant Oxide Semiconductor
著者：内山 智貴（筆頭著者）、音成 航希（共筆頭著者）、大森 令央奈、楊 光発、西堀 英治、陳 迎、鄭 旭光、徐 超男*
*責任著者：東北大学大学院工学研究科　教授　徐 超男
掲載誌：Advanced Science
DOI：10.1002/advs.75587

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

東北大学大学院工学研究科 材料システム工学専攻
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022-795-7366（研究室）
Email: chaonan.xu.c8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

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