高能粒子对材料的轰击Bombardment，通常导致在称为闪烁scintillation过程的光发射。闪烁在医学成像、X射线无损检测、电子显微镜和高能粒子探测器中，有着广泛应用。大多数研究集中于寻找具有更亮、更快和更可控闪烁材料。
今日，麻省理工学院Charles Roques-Carmes，Nicholas Rivera等在Science上发文，报道研发了纳米光子闪烁体的统一理论，解释了闪烁材料的关键方面：高能粒子的能量损失，以及纳米结构光学系统中非平衡电子的光发射。然后，设计了一种基于将纳米光子结构集成到闪烁体中，以增强其发射的方法，在电子诱导和X射线诱导闪烁中，获得了近一个数量级的增强。该研究框架，能够开发出一种新型的更亮、更快、更高分辨率的闪烁体，并具有定制和优化性能。
A framework for scintillation in nanophotonics.
纳米光子闪烁体。
图1. 纳米光子学中闪烁体框架。
图2. 纳米光子整形和增强电子束诱导闪烁的实验演示。
图3. 探测二氧化硅中电子束诱导闪烁的微观现象。
图4.X射线闪烁的纳米光子增强。
图5. 纳米光子闪烁体的X射线闪烁成像。
当高能粒子与物质碰撞时，能量被传递给物质中的原子，从而发出光。这种闪烁过程，应用于医学成像到高能粒子物理的许多探测器。该项研究将闪烁材料与纳米光子结构集成，以增强和控制其光发射。同时，展示了纳米光子结构，如何能够塑造闪烁的光谱、角度和偏振特性。这种方法应该能够开发出更亮、更快和更高分辨率的闪烁体材料。
文献链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9293DOI: 10.1126/science.abm9293