論文の概要: Tuning light-matter interaction of near-infrared nanoplasmonic scintillators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.13775v1
• Date: Wed, 15 Apr 2026 12:05:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-16 20:38:32.519862
• Title: Tuning light-matter interaction of near-infrared nanoplasmonic scintillators
• Title（参考訳）: 近赤外ナノプラズモニックシンチレータのチューニング光-マター相互作用
• Authors: Michał Makowski, Dominik Kowal, Muhammad Danang Birowosuto,
• Abstract要約: シンチレーションのナノプラズマ的修飾は、主に弱い結合状態において研究されている。 本稿では、近赤外シンチレータが弱い結合から強い光・物質結合へとどのように進化するかを研究するための量子光学的枠組みを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Nanoplasmonic modification of scintillation has so far been explored mainly in the weak-coupling regime, where changes in the local density of optical states enhance radiative recombination via Purcell-type rate engineering. By contrast, strong light-matter coupling generates hybrid states that modify emission dynamics beyond simple decay-rate acceleration, but its implications for scintillator nanocrystals (NCs) under ionizing radiation remain poorly understood. All of these effects are beneficial for near-infrared scintillators, which are typically slow and have low brightness. Here, we present a quantum-optical framework to investigate how near-infrared scintillator NCs coupled to nanoplasmonic antennas evolve from weak coupling toward strong light-matter coupling. We compare broad- and narrow-antenna platforms with single and periodic Au nanorods and benchmark them against conductive plasmonic antennas based on indium tin oxide and graphene. As representative emitters, we consider wide-band PbS NCs and narrow-band cubic Lu2O3:Er3+ scintillators. The calculations show that the onset of strong-coupling signatures is jointly governed by emitter dephasing and the antenna linewidth, with narrow-band emitters coupled to spectrally narrow antennas providing the most favorable conditions. Among the platforms considered, graphene gives the lowest threshold (g = 4 meV) for observable coherent exchange owing to its ultranarrow antenna linewidth (\k{appa} = 3.5 meV). These results identify near-infrared conductive nanoantennas, particularly graphene-based ones, as promising platforms for accessing hybrid scintillation regimes relevant to radiation detection.
• Abstract（参考訳）: シンチレーションのナノプラズマ的修飾は、主に光状態の局所密度の変化がパーセル型速度工学による放射的再結合を促進する弱い結合状態において研究されている。 対照的に、強い光・物質結合は、単純な崩壊速度加速以上の放出ダイナミクスを修飾するハイブリッド状態を生成するが、電離放射線下でのシンチレータナノ結晶(NC)への影響はよく分かっていない。 これらの効果はすべて近赤外線シンチレータにとって有益であり、通常は遅く、明度が低い。 本稿では、ナノプラズマアンテナと近赤外シンチレータNCが弱い結合から強い光・物質結合へとどのように進化するかを研究するための量子光学的枠組みを提案する。 広角および狭角アンテナプラットフォームを単一および周期的なAuナノロッドと比較し,酸化インジウムおよびグラフェンをベースとした導電性プラズモンアンテナと比較した。 代表放射体として広帯域PbS NCと狭帯域立方体Lu2O3:Er3+シンチレータを考える。 計算の結果, 強結合シグネチャの開始は, スペクトル的に狭いアンテナに結合した狭帯域エミッタを用いたエミッタデファスとアンテナリニア幅で共同制御されていることがわかった。 検討されたプラットフォームの中で、グラフェンはその超狭アンテナ線幅(\k{appa} = 3.5 meV)により観測可能なコヒーレント交換に対して最低しきい値(g = 4 meV)を与える。 これらの結果は、近赤外導電性ナノアンテナ、特にグラフェン系アンテナを、放射検出に関連するハイブリッドシンチレーション機構にアクセスするための有望なプラットフォームとして同定した。

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