據(jù)發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志的論文，美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員展示了如何通過改變材料的表面，創(chuàng)建納米級(jí)配置(例如波狀脊陣列)的方法，新研究將閃爍體的效率提高至少10倍，甚至可能提高100倍。

閃爍體常用于醫(yī)療或牙科X射線系統(tǒng)中，將傳入的X射線轉(zhuǎn)換為可見光，還用于夜視系統(tǒng)和研究，例如粒子探測(cè)器或電子顯微鏡。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，新方法有望改進(jìn)醫(yī)學(xué)診斷X射線或CT掃描，減少劑量暴露并提高圖像質(zhì)量，還可用于質(zhì)量控制，如制造零件的X射線檢測(cè)。新的閃爍體可實(shí)現(xiàn)更高精度或更快速度的檢測(cè)。

雖然閃爍體已經(jīng)使用了大約70年，但該領(lǐng)域的大部分研究都集中在開發(fā)產(chǎn)生更亮或更快發(fā)射光的新材料上，而新方法將納米技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)用于現(xiàn)有材料。研究小組在閃爍體材料上以與發(fā)出的光波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度創(chuàng)建圖案，以此來改變材料的光學(xué)特性。

為制造這種“納米光子閃爍體”， 研究人員說，“你可直接在閃爍體內(nèi)部制作圖案，也可黏在另一種具有納米級(jí)孔洞的材料上。具體細(xì)節(jié)取決于結(jié)構(gòu)和材料”。團(tuán)隊(duì)使用了一個(gè)閃爍體并制作了間隔大約一個(gè)光學(xué)波長(zhǎng)(約500納米)的孔。

這一框架涉及融合3種不同類型的物理學(xué)，使用新系統(tǒng)，研究人員發(fā)現(xiàn)他們的預(yù)測(cè)與后續(xù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果非常匹配。實(shí)驗(yàn)表明，處理過的閃爍體的發(fā)射量提高了10倍，而且通過進(jìn)一步微調(diào)納米級(jí)圖案的設(shè)計(jì)，發(fā)射量可提高100倍。

研究人員相信，在光與納米級(jí)結(jié)構(gòu)材料相互作用的領(lǐng)域，計(jì)算模擬已實(shí)現(xiàn)了快速、實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，例如在太陽(yáng)能電池和LED開發(fā)方面。新研究為閃爍材料開發(fā)的新模型可促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的類似飛躍。

研究人員表示，納米光子學(xué)技術(shù)提供了定制和增強(qiáng)光行為的新的力量，但之前是無法做到這一點(diǎn)的，因?yàn)閷?duì)閃爍進(jìn)行建模非常具有挑戰(zhàn)性。新研究第一次完全打開了這個(gè)“閃爍領(lǐng)域”，納米光子和閃爍體的結(jié)合最終可能實(shí)現(xiàn)更高分辨率、更低射線劑量的X射線成像。

總編輯圈點(diǎn)：

研究開發(fā)出了一種理論和框架，可使研究人員能夠計(jì)算出任意配置的納米光子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的閃爍水平。通過微調(diào)納米級(jí)圖案的設(shè)計(jì)，可以大幅提高閃爍體的效率，甚至提高百倍。納米光學(xué)和閃爍體的結(jié)合，未來可實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，減少射線劑量，總之，能讓閃爍體更亮、更快、更強(qiáng)，還可定制化。這一方法可用于使用閃爍體的所有領(lǐng)域。傳統(tǒng)研究方法執(zhí)著于研發(fā)新材料，而本文中的研究則是將新技術(shù)用于現(xiàn)有材料。兩者結(jié)合，碰撞出了非凡的效果。(科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然)

標(biāo)簽： 新研究 納米光子 閃爍體效率