Effet Purcell dans les scintillateurs ultrarapides et à haut rendement lumineux
The Purcell Effect in Ultrafast and High-Light-Yield Scintillators
Christophe Dujardin (équipe Luminescence), en collaboration avec des collègues de Singapour, Wroclaw (Pologne) et Tangerang (Indonésie) ont publié un article intitulé "The Nanoplasmonic Purcell Effect in Ultrafast and High-Light-Yield Perovskite Scintillators" dans la revue Advanced Materials
Christophe Dujardin (Luminescence group), in collaboration with colleagues from Singapore, Wroclav (Poland) and Tangerang (Indonesia) have published a paper entitled "The Nanoplasmonic Purcell Effect in Ultrafast and High-Light-Yield Perovskite Scintillators" in the journal Advanced Materials
Le développement de scintillateurs à rayons X avec des rendements lumineux très élevés et des temps de réponse ultrarapides est un objectif recherché depuis longtemps. Dans ce travail, nous proposons une étude théorique et expérimentale démontrant un mécanisme fondamental qui repousse les frontières de la performance des scintillateurs à rayons X ultrarapides : l'utilisation de modes de polaritons plasmoniques de surfaces confinées à l'échelle nanométrique pour adapter le temps de réponse du scintillateur par le biais de l'effet Purcell. En combinant des matériaux scintillateur et des couches métalliques, nous démontrons l'effet Purcell nanoplasmonique avec une simple conception planaire. En utilisant des scintillateurs de type pérovskite 2D, en accord avec les prédictions, le dispositif améliore le rendement lumineux de plus de 120 %, et le taux de décroissance de plus de 60 % le réduisant à 2 ns pour le temps de décroissance moyen. Ce travail met en évidence l'énorme potentiel de la nanoplasmonique dans l'optimisation des dispositifs de scintillation ultrarapides pour des applications telles que l'imagerie par rayons X à temps de vol et la tomographie assistée par ordinateur à comptage de photons.
The development of X-ray scintillators with ultrahigh light yields and ultrafast response times is a long sought-after goal. We theoretically predict and experimentally demonstrate a fundamental mechanism that pushes the frontiers of ultrafast X-ray scintillator performance: the use of nanoscale-confined surface plasmon polariton modes to tailor the scintillator response time via the Purcell effect. By combining a scintillator and metal layers, we demonstrate the nanoplasmonic Purcell effect with a simple planar design. Using a 2D perovskite scintillators, in line with predictions, the device improves light yield by over 120%, and decay rate by over 60% reducing it to 2 ns for the mean decay time. This work highlights the enormous potential of nanoplasmonics in optimizing ultrafast scintillator devices for applications including time-of-flight X-ray imaging and photon-counting computed tomography.
