ADVICE — Applications innovantes des centres colorés NV du diamant

Le projet ADVICE (ADVanced applications of dIamond NV color CEnters) vise au développement de composants innovants dont les performances sont fondées sur les propriétés physiques uniques des centres colorés NV. Partant de leur fabrication dans le diamant monocristallin ultra-pur synthétisé par croissance CVD, le projet a trois objectifs principaux : l’implantation de centres NV uniques avec une résolution spatiale de 10 nm pour l’information quantique, la production d’ensembles de centres NV avec des temps de cohérence longs pour la magnétométrie, et la nanostructuration de cristaux de diamant de haute pureté pour réaliser des pointes AFM et des sources efficaces de photon unique. Le projet comporte deux partenaires académiques (LPQM / CNRS et ENS Cachan ; LSPM / CNRS et Université Paris-XIII) et deux partenaires industriels (Thales Research and Technology: TRT ; CEA LIST). Un partenaire allemand (Ruhr Universität Rubion) participera au projet sans être financé. Ensemble, les partenaires maîtrisent toute la chaine, de la production des centres NV dans le diamant CVD ultrapur par implantation ionique et allant jusqu'à leur utilisation pour des applications déterminées. Le LPQM coordonnera le projet. Il sera en charge de la tâche sur la magnétométrie de haute précision et s'impliquera dans d’autres tâches du projet telles que l’implantation des centres NV uniques et leur caractérisation par microscopie STED. Le LSPM sera en charge de la tâche sur la synthèse et la fourniture d’échantillons de diamant CVD avec des propriétés contrôlées et optimisées. De plus, le LSPM testera des techniques originales de croissance afin d’obtenir des densités élevées de centres NV ayant de longs temps de cohérence de spin. Thales sera en charge de l’implantation déterministe des centres NV uniques, obtenue grâce à la réalisation de masques par lithographie électronique. Thales contribuera aussi activement au développement du magnétomètre à haute sensibilité. Le CEA LIST sera en charge de l’ingénierie du diamant nano-structuré et du contrôle des effets de surface. Rubion est le spécialiste de l’implantation d’ions azote dans le diamant et il réalisera des irradiations variées pour optimiser le processus de création des centres NV par implantation. ADVICE est un projet de recherche fondamentale orientée vers les applications. Les propriétés uniques de cohérence de spin des centres NV, préservées à température ambiante, sont très prometteuses pour les capteurs "cohérents". Les tâches menées dans ce projet peuvent donner des résultats directement exploitables par les partenaires développant des applications industrielles : Thales et le CEA. Le magnétomètre de haute précision pourrait être intégré dans les détecteurs d’anomalies magnétiques , servir à l’imagerie 2D en spintronique ou pour le suivi d’échanges ioniques dans des cellules. Le projet peut aussi avoir des retombées dans d’autres domaines d’application liées à l’amélioration de la croissance CVD du diamant. Le silicium sur diamant est une technique qui permet de réduire les problèmes de chauffage rencontrés dans les microprocesseurs modernes, et les filtres à ondes de surface sur substrat de diamant ont des propriétés inégalées en termes de qualité et de bande-passante. Les résultats obtenus par les membres du consortium seront présentés dans des revues scientifiques et des conférences internationales. En parallèle, une attention particulière sera apportée à leur protection. Aucune publication ne sera faite sans l’accord préalable des partenaires et une recherche de brevetabilité. Ce point sera entériné au travers de l’accord de consortium que les partenaires signeront. En conclusion, le succès d’ADVICE conduira à un progrès majeur dans la compréhension et le contrôle des propriétés fondamentales des centres NV dans le diamant ultrapur ainsi que dans leurs applications. Le projet représente un investissement stratégique dans un domaine très prometteur de la technologie d’aujourd’hui.