Eliminare l'autoassorbimento della luminescenza per massimizzare l'emissione luminosa è fondamentale in molte applicazioni fotoniche, soprattutto nel caso degli scintillatori luminescenti utilizzati per monitorare le radiazioni ionizzanti. Un riassorbimento significativo della luminescenza impedisce infatti il loro impiego laddove sono necessari emettitori veloci, come per esempio l'acquisizione di immagini di alta qualità in tempi brevi, come nell'imaging ToF-PET per la rilevazione di eventi ad alta/altissima energia, per evitare un dannoso accumulo dei fotoni emessi registrati, o per realizzare rivelatori sensibili per eventi rari, come nella quantificazione dell'attività dei radionuclidi gassosi.
Nell’articolo “Reabsorption-free scintillating hetero-ligand MOF crystals activated by ultrafast energy transfer” (doi: 10.1002/adfm.202404480) pubblicato sulla rivista Advanced Functional Materials (Wiley, Impact Factor 18.5, 2023 Journal Impact Factor, Journal Citation Reports (Clarivate Analytics, 2024)), il tema ricerca guidato dalla Prof. Angiolina Comotti e dal Prof. Angelo Monguzzi ha sviluppato dei nuovi cristalli ibridi metal-organic frameworks (MOF) scintillatori veloci a zero riassorbimento in collaborazione con il Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) di Parigi in Francia.
In questo lavoro, la composizione del MOF è stata ingegnerizzata con l'uso di diversi ligandi con proprietà di emissione e di assorbimento strettamente complementari e di orbitali elettronici orbitali elettronici molecolari altamente delocalizzati. Ciò consente di attivare la fluorescenza del legante a più bassa energia mediante un trasferimento di energia non radiativo ultraveloce nel regime dei terahertz, ottenendo un Stokes shift dell’emissione di 1.3 eV che consente di ottenere un incremento del 500% della light output dello scintillatore e un conseguente sensibilità migliorata del 20% nella rivelazione dei gas radionuclidi gassosi di isotopi radioattivi.