Matériaux à émission ultra rapide sans réabsorption
Materials with ultrafast emission without self-absorption
Christophe Dujardin (équipe Luminescence), en collaboration avec des collègues de Milan, Prague, Munich, Vienne et du CERN ont publié un article intitulé "Highly luminescent scintillating hetero-ligand MOF nanocrystals with engineered Stokes shift for photonic applications" dans la revue Nature Communications.
Christophe Dujardin (Luminescence group), in collaboration with colleagues from Milano, Pragues, Munich, Vienna and the CERN have published a paper entitled "Highly luminescent scintillating hetero-ligand MOF nanocrystals with engineered Stokes shift for photonic applications" in the journal Nature Communications.
Les émetteurs rapides à grand décalage de Stokes présentent une réabsorption négligeable à leur propre luminescence, une caractéristique requise pour plusieurs applications telles que l'imagerie de fluorescence, les concentrateurs solaires et la fabrication de détecteurs à base de scintillateurs pour l'imagerie médicale et les expériences de physique des hautes énergies à haut débit. En exploitant des acènes conjugués fluorescents disposés dans des nanocristaux, nous avons obtenu une haute efficacité de luminescence présentant un grand décalage de Stokes. Deux ligands de longueur moléculaire et de connectivité similaires, mais aux propriétés électroniques complémentaires, sont co-assemblés par des clusters à base de zirconium, générant des nanocristaux de metal-organic frameworks (MOF) cristallins. La diffusion d'excitons singulets au sein du MOF et le recouvrement entre les propriétés d'absorption et d'émission des ligands permettent une activation ultrarapide de l'émission à l’échelle de temps de 100 ps. Les nanocristaux hybrides obtenus présentent une efficacité quantique de fluorescence autour de 60% et un décalage de Stokes de 750 meV permettant de supprimer la réabsorption de l'émission. Le prototype de scintillateur ultra rapide nanocomposite fabriqué présente des performances qui rivalisent avec celles de certains systèmes commerciaux inorganiques et organiques.
Large Stokes shift fast emitters show a negligible re-absorption of their luminescence, a feature highly desirable for several applications such as fluorescence imaging, solar-light managing, and to fabricate sensitive scintillating detectors for medical imaging and high-rate high-energy physics experiments.
Here we obtain high efficiency luminescence with significant Stokes shift by exploiting fluorescent conjugated acene building blocks arranged in nanocrystals. Two ligands of equal molecular length and connectivity, yet complementary electronic properties, are co-assembled by zirconium oxy-hydroxy clusters, generating crystalline metal-organic frameworks (MOF) nanocrystals. The diffusion of singlet excitons within the MOF and the matching of ligands absorption and emission properties enables an ultrafast activation of the low energy emission in the 100 ps time scale. The obtained hybrid nanocrystals show a fluorescence quantum efficiency of ̴ 60% and a Stokes shift as large as 750 meV which suppresses the emission re-absorption also in bulk devices. The fabricated prototypal nanocomposite fast scintillator shows benchmark performances values which compete with those of some inorganic and organic commercial systems.
Here we obtain high efficiency luminescence with significant Stokes shift by exploiting fluorescent conjugated acene building blocks arranged in nanocrystals. Two ligands of equal molecular length and connectivity, yet complementary electronic properties, are co-assembled by zirconium oxy-hydroxy clusters, generating crystalline metal-organic frameworks (MOF) nanocrystals. The diffusion of singlet excitons within the MOF and the matching of ligands absorption and emission properties enables an ultrafast activation of the low energy emission in the 100 ps time scale. The obtained hybrid nanocrystals show a fluorescence quantum efficiency of ̴ 60% and a Stokes shift as large as 750 meV which suppresses the emission re-absorption also in bulk devices. The fabricated prototypal nanocomposite fast scintillator shows benchmark performances values which compete with those of some inorganic and organic commercial systems.
