Un diamant contenant des centres de défauts à lacunes d'azote (NV) est illuminé par un laser vert de 532 nm. La lumière rouge parce que les centres NV sont fluorescents. Crédit :Jonathan Breeze, collège impérial de Londres
Le maser (amplification micro-ondes par émission stimulée de rayonnement), l'ancien frère hyperfréquence du laser, a été inventé en 1954. Cependant, contrairement aux lasers, qui se sont généralisées, les masers sont beaucoup moins utilisés car pour fonctionner ils doivent être refroidis à des températures proches du zéro absolu (-273°C).
Cependant, cette nouvelle étude de l'Imperial College London et de l'UCL, et publié dans La nature , rapporte pour la première fois un maser pouvant agir en continu à température ambiante.
Chercheur principal Dr Jonathan Breeze, du Département des matériaux de l'Impériale, a déclaré :« Cette percée ouvre la voie à l'adoption généralisée des masers et ouvre la porte à un large éventail d'applications que nous souhaitons explorer. Nous espérons que le maser connaîtra désormais autant de succès que le laser.
En 2012, les scientifiques ont démontré qu'un maser pouvait fonctionner à température ambiante en utilisant la molécule organique pentacène. Cependant, il n'a produit que de courtes rafales de rayonnement maser qui ont duré moins d'un millième de seconde. Dans tous les cas, le maser avait-il fonctionné en continu, le cristal aurait probablement fondu.
Maintenant, Le Dr Breeze et ses collègues ont utilisé un diamant synthétique cultivé dans une atmosphère riche en azote pour créer un nouveau maser qui fonctionne en continu.
Les atomes de carbone ont été « éliminés » du diamant à l'aide d'un faisceau d'électrons à haute énergie, créer des espaces appelés « vacances ». Le diamant a ensuite été chauffé, qui a permis l'appariement des atomes d'azote et des lacunes de carbone, formant un type de défaut connu sous le nom de centre de défauts à manque d'azote (NV). Le diamant a été fourni par Element Six.
Le diamant est maintenu à l'intérieur d'un anneau de saphir et illuminé par un laser vert de 532 nm. La lumière rouge est la fluorescence des centres NV. Crédit :Thomas Angus, collège impérial de Londres
Lorsqu'il est placé à l'intérieur d'un anneau de saphir pour concentrer l'énergie des micro-ondes, et éclairé par une lumière laser verte, les chercheurs ont découvert que le maser fonctionnait à température ambiante et surtout, en continu.
Co-auteur, le professeur Neil Alford, également du département des matériaux de l'Impériale, a déclaré : « Cette technologie a du chemin à parcourir, mais je peux voir qu'il est utilisé là où la détection sensible du rayonnement micro-ondes est essentielle".
L'équipe qui a fait la découverte a déclaré que les masers pourraient être utilisés dans une gamme d'applications telles que l'imagerie médicale et le balayage de sécurité dans les aéroports. Ils ont été plus traditionnellement utilisés dans les communications spatiales lointaines et la radioastronomie.
En plus de l'imagerie médicale et du scan de sécurité aéroportuaire, les masers pourraient jouer un rôle central dans l'amélioration des capteurs pour détecter à distance les bombes, nouvelle technologie pour les ordinateurs quantiques, et pourrait même améliorer les méthodes de communication spatiale pour potentiellement trouver de la vie sur d'autres planètes.
