Du fait de leurs niveaux d’énergie très isolés du milieu extérieur, les centres NV du diamant possèdent d’exceptionnelles propriétés optiques et de spin comparables à celles des atomes. Ceci en fait des candidats prometteurs pour l’intégration d’expériences complexes de physique atomique. La magnétométrie de précision est l’application profitant de la possibilité de détecter optiquement leur spin électronique la plus développée. Deux manières de sonder le spin du centre NV sont utilisées, elles reposent soit sur la mesure de sa luminescence ou de son absorption infrarouge. La seconde méthode a l’avantage de ne pas être limitée par la faible efficacité de collection et le peu de contraste associés à la luminescence visible. Malheureusement, à température ambiante, l’élargissement de la résonance infrarouge réduit son absorption. Le projet MOCASSIN utilisera des microcavités de haute finesse pour augmenter l’absorption IR et ainsi obtenir un magnétomètre intégré fonctionnant à température ambiante.
Dans le cadre du projet MOCASSIN le département de physique de l’Université du Nouveau Mexique et l’Institut Foton exploreront conjointement différentes pistes de recherche sur les cavités de haute finesse en diamant :
- Étude théorique des magnétomètres à centres NV en microcavité optique qui ont potentiellement plusieurs avantages : meilleur seuil de détection, possibilité de miniaturisation et d’intégration sous forme de matrices. L’utilisation de cavités non-linéaires ou l’extension au domaine infrarouge de l’idée de magnétomètre à seuil laser seront également envisagés.
- Toujours d’un point de vue fondamental, analyse des possibilités pour atteindre la limite du bruit de projection des magnétomètres à centres NV.
- Fabrication de microcavités en diamant optimisées pour la magnétométrie optique.
Université du Nouveau Mexique (Albuquerque, USA)
(Équipe Foton impliquée : SP/PLA)
Institut Foton (Yannick DUMEIGE)
CNRS (16 k€)