LUMINANCE

LUMINescent gArNet CEramics and nanocrystals: material properties understanding and scintillation applications – LUMINANCE

Responsabile: Jan Hostaša
Personale coinvolto: Francesco Picelli
Data di inizio: 26/10/2023
Durata: 24 mesi, estensione fino al 28/02/2026
Finanziamento totale: 203.915,00 €
Bando: PIANO NAZIONALE DI RIPRESA E RESILIENZA (PNRR) Missione 4 “Istruzione e Ricerca” – Componente C2 Investimento 1.1, “Fondo per il Programma Nazionale di Ricerca e Progetti di Rilevante Interesse Nazionale (PRIN)” PRIN 2022 – D.D. 104 del 02/02/2022
Ruolo CNR-ISSMC: Partner
Coordinatore: Roberto Lorenzi (Università degli Studi di Milano-Bicocca), Jan Hostaša (co-PI)
Consorzio: Università degli Studi di Milano-Bicocca, CNR-ISSMC

Le radiazioni ionizzanti, come i raggi X e i fotoni γ, sono fondamentali nella bioimaging medico. I materiali scintillanti come i granati drogati con terre rare assorbono e convertono queste radiazioni in luce UV-Vis-IR, rilevabile dai fotodetettori. I granati, già usati in alcuni strumenti medici, sono promettenti per i rivelatori TOF-PET, dove una risposta rapida è cruciale per ottimizzare la localizzazione dei tumori. Il progetto LUMINANCE mira a migliorare le proprietà di scintillazione dei granati per la bioimaging medica, esplorando nanoparticelle di YAG per l’imaging ottico e granati GGAG per i rivelatori TOF-PET. Le ceramiche ottiche drogate con terre rare possono essere prodotte con alta qualità ottica e costi ridotti, offrendo soluzioni pratiche e valide.

Il progetto LUMINANCE sta esplorando e sviluppando nuovi scintillatori ceramici e nanostrutturati, migliorando la diagnostica medica e altre applicazioni:

• Gli scintillatori ceramici ottici, grazie alla loro efficienza e versatilità, potranno essere utilizzati in vari campi come la diagnostica medica, la fisica delle alte energie, la sicurezza nazionale e i controlli industriali.
• Gli scintillatori IR nanostrutturati offriranno nuovi metodi per il bioimaging ottico, riducendo i problemi legati ai metodi attuali.

Nel corso del progetto, il team ha applicato con successo per tre settimane di misure presso sincrotroni:

• 2025 – 1 settimana: Thermoluminescence stimulated by synchrotron light at the European Synchrotron facility of DESY in Hamburg (D)
• 2025 – 1 settimana: Optical absorption and photoluminescence measurements at the MAX IV synchrotron in Lund (Sweden) at the FinEstBeAMS photoluminescence end station
• 2025 – 1 settimana: UV-excited Raman measurements at the ELETTRA synchrotron facility in Trieste (IT)

Pubblicazioni:

• Francesca Cova, Alessandra Ronchi, Jan Hostaša, Francesco Picelli, Laura Esposito, Valentina Biasini, Alberto Paleari, Roberto Lorenzi. NIR-emitting scintillation of YAG optical ceramics as a testing platform for radio-bioimaging. MRS Communications 15 (2025) 714-720.

Presentazioni:

• J. Hostaša, R. Lorenzi, F. Picelli, F. Cova. Impact of process conditions on scintillating performance of Ce-doped mixed gallium gadolinium aluminium garnet ceramics. ECerS 2025; September 1-4, 2025; Dresden, Italy. poster
• J. Hostaša, F. Cova, F. Picelli, R. Lorenzi. Ce-doped gadolinium gallium aluminum garnet (GGAG:Ce) ceramic scintillators, influence of additives with different valency on optical performance. FisMAt2025; July 7-11, 2025; Venice, Italy. oral
• R. Lorenzi, N. V. Golubev, E. S. Ignat’eva, V. N. Sigaev, M. Fasoli, A. Paleari, V. Secchi, F. Cova. Investigation of the role of defects in the scintillation mechanism of Ga2O3glass-ceramics. ICG2025 – 27th International Congress on Glass; January 20-24, 2025; Kolkata, India. oral
• J. Hostaša, F. Picelli, S. Hříbalová, V. Biasini, L. Esposito, A. Piancastelli, D. Chernomorets, F. Cova, A. Vedda, R. Lorenzi. Transparent Ceramic Composites: Materials Design and Structuring for Lasers, Scintillators and IR Windows. Materials Science & Technology (MS&T24) ACerS-ECerS Joint Symposium: Emerging Leaders in Glass and Ceramics; October 6-9, 2024; Pittsburgh (PA), USA. invited
• F. Cova, J. Hostaša, M. Colucci, A. Piancastelli, L. Esposito, V. Biasini, F. Picelli, I. Veronese, A. Paleari, A. Vedda, R. Lorenzi. Structure-property relationship of scintillating garnet optical ceramics towards effective radiation detection schemes. SCINT2024; July 8-12, 2024; Milan, Italy. oral
• A. Ronchi, F. Cova, J. Hostaša, F. Picelli, L. Esposito, V. Biasini, A. Paleari, A. Vedda, R. Lorenzi. NIR-emitting scintillation of YAG:Yb optical ceramics as testing platforms for medical bioimaging. SCINT2024; July 8-12, 2024; Milan, Italy. poster
• R. Lorenzi, N. V. Golubev, E. S. Ignat’eva, V. N. Sigaev, M. Fasoli, A. Paleari, F. Cova. Trapping mechanisms in nanostructured glassceramics with embedded Ga2O3 nanoparticles. SCINT2024; July 8-12, 2024; Milan, Italy. poster
• R. Lorenzi, J. Hostaša, A. Piancastelli, L. Esposito, V. Biasini, F. Picelli, A. Paleari, A. Vedda, F. Cova. Innovative approaches to advanced X-ray detection with layered garnet optical ceramics LUMDETR – 12th International Conference on Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation; June 16-21, 2024; Riga, Latvia. oral