Le projet e-DIAMANT est lauréat de l’appel EQUIPEX+ (investissements d’avenir) qui vise à financer de grands équipements structurants pour la recherche. e-DIAMANT a pour objectif de positionner la France comme un leader mondial de la fabrication de capteurs en diamant et ainsi soutenir les grands enjeux actuels dans le domaine des technologies quantiques. Le laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM) et l’Université Sorbonne Paris Nord sont partenaires de ce projet et bénéficieront d’un financement pour l’acquisition d’un laser de découpe du diamant guidé par jet d’eau et d’un spectromètre Raman couplé à un dispositif de mesure du temps de cohérence des centres colorés NV.
Apprécié comme pierre gemme, le diamant est également un matériau fascinant pour les scientifiques. Du fait de ses propriétés physiques, il possède en effet un énorme potentiel industriel comme cristal massif ou sous forme de couches minces. L’introduction de manière contrôlée d’impuretés dans son réseau de carbone conduit à la création de centres colorés qui ont révolutionné le domaine des technologies quantiques. L’un de ces défauts, connu sous l’acronyme « NV » pour Nitrogen-Vacancy (azote-lacune en français) présente des niveaux d’énergie de spin qui sont aisément manipulables optiquement. Les durées de vie de ces états (temps de cohérence) peuvent atteindre quelques millisecondes à température ambiante ce qui peut paraitre peu, mais permet de mettre en œuvre un grand nombre de fonctionnalités quantiques. La grande sensibilité de ce système à son environnement peut ainsi être mise à profit pour la réalisation de capteurs de champ magnétique, électrique ou thermique avec une sensibilité inégalée en comparaison des systèmes classiques actuels. Ces propriétés uniques parmi les matériaux à l’état solide aujourd’hui étudiés, permettrait d’adresser des domaines d’activité aussi diverses que les communications, la santé, la sécurité et les sciences fondamentales.
La mise au point de tels diamants « parfaitement imparfaits » de manière reproductible et adaptée au développement de ces dispositifs est cependant un défi majeur. Le consortium e-DIAMANT vise à couvrir toute la chaîne de valeur, depuis le matériau de base synthétisé par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) jusqu’au composant final. Des moyens technologiques importants seront mobilisés pour la mise en forme par découpe laser, la création de défauts par implantation, la nanostructuration de la surface, l’évaluation des propriétés optiques et l’intégration dans des magnétomètres. Les performances de ceux-ci seront mises à l’épreuve dans de nouveaux domaines de la physique : spintronique, nanomagnétisme, physique des hautes pressions et sciences de la Terre. Grâce à des partenariats industriels, l’objectif est de faire de la France un leader mondial du diamant pour les capteurs quantiques avec une grande autonomie dans un paysage extrêmement concurrentiel.
Le projet s’appuie sur l’expertise de 10 partenaires académiques dont le LSPM et l’Université Sorbonne Paris Nord et 1 industriel. Il s’étalera sur une durée de 6 ans avec une première phase de 2 ans consacrée à l’installation des équipements et à leur développement éventuel, suivie d’une phase d’exploitation de 4 ans. Le projet est porté par l’ENS Paris-Saclay et coordonné par J.F. Roch.
Contact : Jocelyn Achard – jocelyn.achard@lspm.cnrs.fr
Voir en ligne : Projet e-Diamant
