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Les défauts du diamant : une fenêtre quantique sur la matière

Par Jean-François Roch, professeur à l’ENS Paris-Saclay, chercheur au laboratoire Lumière, Matière et Interfaces (LuMIn), membre senior de l’Institut Universitaire de France depuis 2021.

 🔎 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 a présenté les principes de ces capteurs et les recherches développées autour de leurs applications. Nous avons vu comment la lumière et les micro-ondes permettent de préparer, manipuler et lire l’état d’un spin dans le diamant. 

Nous explorons 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.

Date de création : 5 octobre 2026
Intervenants : Cécile Oriot
Société : CentraleSupélec
Lien vers la chaîne du média : Cafés Science
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