Imagerie magnétique à haute sensibilité et haute résolution spatiale utilisant un réseau de spins dans le diamant

 

Michel Pioro-Ladrière

Université de Sherbrooke

 

Domaine : matériaux

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2013-2014

Les centres colorés dans le diamant sont des défauts composés d'une lacune et d'une impureté d'azote. Le défaut chargé contient deux électrons non appariés auxquels sont associés des états de spin triplet. L'état fondamental est séparé des deux états dégénérés d'énergie supérieure. L'application d'un champ magnétique lève la dégénérescence des niveaux excités dont l'écart en énergie peut être mesuré à l'aide d'un spectre d'absorption micro-ondes. Cette technique permet de déterminer de très petites valeurs de champs magnétiques (< 10 nT).

Il est aussi possible de détecter optiquement ces raies de résonance magnétique (technique ODMR) en combinant excitation micro-ondes et mesure de fluorescence dans le visible: le centre coloré est moins lumineux lorsque l'absorption micro-ondes est résonante. Dans ce projet d'équipe, nous proposons d'implémenter un système d'imagerie magnétique basé sur l'utilisation d'un réseau de centres colorés dans le diamant et de la technique ODMR. La distribution d'intensité de fluorescence des différents pixels du réseau sera obtenue à l'aide d'un système optique couplé à une caméra CCD. Nous proposons d'explorer des approches novatrices permettant de repousser les limites actuelles de sensibilité en champ magnétique d'un tel appareil à haute résolution spatiale.

Parmi ces approches mentionnons la modulation AC de la résonance magnétique du centre coloré via l'application d'un fort champ électrique local et l'utilisation de la cohérence quantique du spin dans le diamant.