Café Science @CentraleSupélec - Les défauts du diamant : une fenêtre quantique sur la matière - Par J.F. ROCH, professeur au laboratoire LuMIn

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Le diamant est bien plus qu’une pierre précieuse : c’est aussi un matériau remarquable pour la physique quantique. Certains défauts de son réseau cristallin se comportent comme des atomes artificiels, que l’on peut observer et contrôler grâce à la lumière. Parmi eux, le centre azote-lacune, ou centre NV, associe une impureté d’azote à un site vacant du cristal. Son spin, une propriété quantique sensible à son environnement, permet de sonder les champs magnétiques à l’échelle locale.
En partant de l’histoire du diamant et de sa synthèse, Prof. Roch présentera les principes de ces capteurs et les recherches développées autour de leurs applications. Nous verrons comment la lumière et les micro-ondes permettent de préparer, manipuler et lire l’état d’un spin dans le diamant.
Nous explorerons ensuite une application où le diamant joue un double rôle : comprimer la matière et mesurer une réponse magnétique. Intégrés à une cellule à enclumes de diamant, les centres NV ouvrent ainsi une fenêtre sur les matériaux soumis à des pressions extrêmes. Ils offrent notamment une voie pour étudier la supraconductivité, à travers l’expulsion du champ magnétique qui la caractérise.