Comment les diamants et la lumière mesurent des pressions extrêmes ✛ ✎

Original: "GPa Pressure Imaging Using Nanodiamond Quantum Sensors"
arXiv:2506.09058v2 · 2025-06-04 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 1 min
Des poussières de diamant, qui s'illuminent sous un laser, ont pour la première fois révélé comment la pression se répartit à l'intérieur d'un liquide comprimé à 200 000 atmosphères.

À l'intérieur d'une enclume de diamant — une chambre où deux pyramides de diamant compriment une gouttelette de liquide avec une force créant une pression comparable à celle du centre de la Terre — des scientifiques ont dispersé de la poussière de diamant en carbone. Chaque grain, de la taille d'un virus, commence à briller sous le faisceau laser comme une ampoule microscopique, et sa lumière change en fonction de la compression du liquide environnant : plus la pression est élevée, plus la couleur se déplace et plus l'intensité augmente.

En collectant la lumière de millions de ces particules scintillantes et en l'analysant par des méthodes de spectroscopie (décomposition en spectre) et de photométrie (mesure de la luminosité), les chercheurs ont pour la première fois observé non pas une simple valeur moyenne, mais une image vivante des irrégularités. La pression se répartissait en taches, comme sur une carte thermique : des « points chauds » sont apparus, où la compression était nettement plus élevée, menaçant l'intégrité de l'échantillon. Auparavant, on ne pouvait que deviner ces anomalies.

À l'avenir, cette méthode permettra non seulement de contrôler les expériences sous haute pression, mais aussi d'étudier les champs magnétiques ou de simuler les profondeurs de planètes lointaines. Fait étonnant : les poussières de diamant, supportant des pressions colossales de 200 000 atmosphères (à ces pressions, l'acier s'écoule comme de l'eau), se comportent comme des capteurs parfaits et indestructibles. Elles détectent des variations de pression de quelques dizaines d'atmosphères seulement, tout en restant des balises stables dans cet enfer extrême.

Une pression de 20 gigapascals (environ 200 000 atmosphères) peut transformer le graphite tendre en diamant — c'est exactement ce type de conditions qui est créé dans les enclumes de diamant.

Scientifiques
Wilhelm WienWilliam HerschelChristian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel Mayor
Notions
spectroscopie du centre NV du diamant magnétométrie par diamant centre de lacune d'azote capteur de pression nanoparticule d'or résonance magnétique détectée optiquement magnétométrie de haute précision pression pascal