Imagerie à l’échelle nanométrique à partir de centres NV dans le diamant
Coordinateurs : Vincent JACQUES, Isabelle ROBERT-PHILIP et Aurore FINCO
Les capteurs quantiques exploitent la sensibilité extrême des spins aux perturbations extérieures pour mesurer avec une précision exceptionnelle le champ magnétique, le champ électrique, la pression ou la température. Notre équipe utilise notamment les centres NV dans le diamant pour développer une technique d’imagerie magnétique à l’échelle nanométrique, non invasive et vectorielle, permettant d’explorer des textures magnétiques exotiques dans des matériaux complexes.
Un premier axe de nos recherches met à profit les capacités uniques de ces capteurs pour explorer des textures magnétiques exotiques et pour aborder des problèmes fondamentaux de physique de la matière condensée, à température ambiante comme à basse température, avec un intérêt particulier pour les matériaux antiferromagnétiques, ferrimagnétiques et bidimensionnels. Un second axe consiste à tirer profit de la polyvalence des centres NV , capables de mesurer différentes grandeurs physiques sur une même plateforme (champ magnétique, champ électrique, bruit magnétique), offrant ainsi de nouvelles perspectives pour l’imagerie quantique multi-paramètres.
Quelques publications récentes :
- Thermal spin wave noise as a probe for the Dzyaloshinkii-Moriya interaction, A. Finco, P. Kumar, V. T. Pham, J. Urrestarazu-Larrañaga, R. G. Garcia, M. Rollo, O. Boulle, J.-V. Kim and V. Jacques, Phys. Rev. Lett. 135, 136703 (2025)
- Fast current-induced skyrmion motion in synthetic antiferromagnets, V. T. Pham, N. Sisodia, I. Di Manici, J. Urrestarazu-Larrañaga, K. Bairagi, J. Pelloux-Prayer, R. Guedas, L. D. Buda-Prejbeanu, S. Auffret, A. Locatelli, T. O. Menteş, S. Pizzini, P. Kumar, A. Finco, V. Jacques, G. Gaudin and O. Boulle, Science 384, 307 (2024)
- Single spin magnetometry and relaxometry applied to antiferromagnetic materials, A. Finco and V. Jacques, APL Materials, 11, 100901 (2023)
- Imaging Topological Defects in a Noncollinear Antiferromagnet, A. Finco, A. Haykal, S. Fusil, P. Kumar, P. Dufour, A. Forget, D. Colson, J.-Y. Chauleau, M. Viret, N. Jaouen, V. Garcia, and V. Jacques, Phys. Rev. Lett. 128, 187201 (2022)
- Imaging non-collinear antiferromagnetic textures via single spin relaxometry, A. Finco, A. Haykal, R. Tanos, F. Fabre, S. Chouaieb, W. Akhtar, I. Robert-Philip, W. Legrand, F. Ajejas, K. Bouzehouane, N. Reyren, T. Devolder, J.-P. Adam, J. V. Kim, V. Cros and V. Jacques, Nat Commun 12, 767 (2021)
- Characterization of room-temperature in-plane magnetization in thin flakes of CrTe2 with a single-spin magnetometer, F. Fabre, A. Finco, A. Purbawati, A. Hadj-Azzem, N. Rougemaille, J. Coraux, I. Philip, and V. Jacques, Phys. Rev. Materials 5, 034008 (2021)
Financements :
Cette activité de recherche est soutenue par le projet ERC EXAFONIS, le projet européen TSAR, les initiatives France 2030 2030 QuanTEdu-France, ALTEROSPIN, SPINCHARAC et 2D-MAG, ainsi que par les projets ANR QUAMION et TATOO.