高能粒子對物質(zhì)的轟擊會導致光發(fā)射，這一過程稱為閃爍；吸收高能粒子產(chǎn)生發(fā)光的材料叫閃爍體。閃爍體在醫(yī)學成像、X 射線無損檢測、電子顯微鏡和高能粒子探測器中有廣泛的應用。

閃爍體已經(jīng)使用了大約 70 年，但該領域的大部分研究都集中在開發(fā)產(chǎn)生更亮或更快光發(fā)射的新材料上。相反，美國麻省理工學院(MIT)的研究人員通過新方法將納米光子學技術應用于現(xiàn)有材料。

研究人員發(fā)現(xiàn)在閃爍體表面構筑納米陣列結構（即納米光子閃爍體）至少能將其檢測能力提高 10 倍，從而大大減少 X 射線成像所需的輻射量，實現(xiàn)更高精度或更快速度的檢查。值得一提的是，這種方法理論上可以適用于任何現(xiàn)有的閃爍體材料。
 

早在20世紀初，克魯克斯和盧瑟福就利用了閃爍現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了α粒子，并對其進行計數(shù)。如今，閃爍體（scintillator）材料更是廣泛應用于醫(yī)學成像、CT掃描、無損探傷、高能粒子探測器等領域。

雖然閃爍體已經(jīng)使用了大約70年，但該領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的進步應用于現(xiàn)有材料。研究小組在閃爍體材料上以與發(fā)出的光波長相當?shù)拈L度創(chuàng)建圖案，以此來改變材料的光學特性。

       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孔洞的材料上。具體細節(jié)取決于結構和材料”。團隊使用了一個閃爍體并制作了間隔大約一個光學波長（約500納米）的孔。

  這一框架涉及融合3種不同類型的物理學，使用新系統(tǒng)，研究人員發(fā)現(xiàn)他們的預測與后續(xù)實驗的結果非常匹配。實驗表明，處理過的閃爍體的發(fā)射量提高了10倍，而且通過進一步微調(diào)納米級圖案的設計，發(fā)射量可提高100倍。

研究人員表示，納米光子學技術提供了定制和增強光行為的新的力量，但之前是無法做到這一點的，因為對閃爍進行建模非常具有挑戰(zhàn)性。新研究第一次完全打開了這個“閃爍領域”，納米光子和閃爍體的結合最終可能實現(xiàn)更高分辨率、更低射線劑量的X射線成像。