Capteurs quantiques basés sur des défauts de spin dans les matériaux 2D
Coordinateur : Vincent JACQUES
Les défauts de spin présentant des résonances magnétiques détectables optiquement dans le nitrure de bore hexagonal (hBN) ouvrent aujourd’hui de nouvelles perspectives pour la mise au point de capteurs quantique sur une plateforme bidimensionnelle (2D).
Notre travail s’inscrit dans cette dynamique en explorant principalement les propriétés de la lacune de bore (VB) dans le hBN, qui est un défaut ponctuel particulièrement prometteur pour la conception d’une plateforme de détection quantique 2D flexible, facilement intégrable dans des hétérostructures de van der Waals. Cette approche pourrait permettre d’atteindre une proximité ultime, à l’échelle atomique, entre le capteur et l’échantillon étudié. Nous utilisons cette plateforme pour explorer les transitions de phase de matériaux 2D — tels que les ferromagnétiques et les supraconducteurs — dans des conditions extrêmes de pression et de température.
Quelques publications récentes :
- Magnetic imaging under high pressure with a spin-based quantum sensor integrated in a van der Waals heterostructure, Z. Mu, J. Fraunié, A. Durand, S. Clément, A. Finco, J. Rouquette, A. Hadj-Azzem, N. Rougemaille, J. Coraux, J. Li, T. Poirier, J. H. Edgar, I. C. Gerber, X. Marie, B. Gil, G. Cassabois, C. Robert,and V. Jacques, Nature Communications 16, 8574 (2025)
- Impact of thickness-dependent nanophotonic effects on the optical response of color centers in hexagonal boron nitride, T. Clua-Provost, A. Durand, J. Fraunié, C. Robert, X. Marie, J. Li, J. H. Edgar, B. Gil, J.-M. Gérard, G. Cassabois, and V. Jacques, Nano Lett. 24, 12915 (2024)
- Optically Active Spin Defects in Few-Layer Thick Hexagonal Boron Nitride, A. Durand, T. Clua-Provost, F. Fabre, P. Kumar, J. Li, J. H. Edgar, P. Udvarhelyi, A. Gali, X. Marie, C. Robert, J. M. Gérard, B. Gil, G. Cassabois, and V. Jacques, Phys. Rev. Lett. 131, 116902 (2023)
- Isotopic Control of the Boron-Vacancy Spin Defect in Hexagonal Boron Nitride, T. Clua-Provost, A. Durand, Z. Mu, T. Rastoin, J. Fraunié, E. Janzen, H. Schutte, J. H. Edgar, G. Seine, A. Claverie, X. Marie, C. Robert, B. Gil, G. Cassabois, and V. Jacques, Phys. Rev. Lett. 131, 126901 (2023)
Financements :
Cette activité de recherche est soutenue par l’initiative du Plan France 2030 QuanTEdu-France, le programme EquipEx+ 2DMAG, le projet de la Région Occitanie QuET34, le projet ANR Qfoil et le projet ANR/NSF QISE.