Des micro diamants artificiels peuvent servir de thermomètres via Shutterstock
Les diamants sont souvent réputés pour leur éclat, leur rareté et donc, pour être de parfaits cadeaux. Ce que l’on sait moins, c’est qu’ils peuvent également être utiles pour des réalisations scientifiques. En effet, une nouvelle étude suggère qu’un certain type de diamant peut être utilisé pour servir de capteur thermique dans le but de déterminer la température à une échelle nanométrique, et ce, avec une précision inégalée dans le temps et dans l’espace. SooCurious vous en dit plus sur cette nouvelle découverte étonnante.
« Je crois que cette découverte constitue un réel progrès », affirme Daniel Jaque, scientifique à l’université autonome de Madrid, qui n’a pourtant pas participé à l’étude puisque ce sont des chercheurs tchèques et français qui sont à l’initiative de cette découverte. Ces derniers expliquent que des micro-diamants artificiels seraient utiles pour mesurer des températures allant de -153 (aussi froid que les pôles de Mars) à 627 degrés (plus chaud que Vénus). Ils peuvent également détecter des variations de température avec une précision spatiale de 5 micromètres et sur des échelles de temps aussi courtes que 800 picosecondes (0,0000000008 seconde).
Des micro-diamants qui mesurent la température avec une incroyable précision via Shutterstock
Pour réaliser cette découverte, les scientifiques se sont penchés sur des atomes de nickel. En effet, la technique incorpore des atomes de nickel dans la structure cristalline du diamant, formant ce que l’on appelle « le centre de défaut S3 ». Comme beaucoup d’autres défauts du diamant, l’imperfection S3 engendrée par le nickel émet une lueur lorsque le diamant a été frappé par une lumière laser. Les scientifiques peuvent alors, à partir de la durée de vie de la lumière, calculer la température de la sonde. Lorsque la température baisse, la durée de luminescence augmente.
L’idée selon laquelle il est possible de déduire la température de la sonde à partir de la durée de luminescence n’est pas nouvelle. Mais seul le défaut S3 est capable de réaliser cette prouesse avec des performances de temps et d’espace record. « Il combine la vitesse et la précision à travers une large gamme de températures », explique la scientifique Estelle Homeyer qui exerce à l’université de Lyon. Elle ajoute : « Il y a beaucoup de sortes d’impuretés dans le diamant, et ce défaut particulier était le plus intéressant. Il combine tous les critères. »
La polyvalence du défaut S3 vient de sa structure électronique qui peut avoir deux niveaux d’énergie différents. En effet, il produit une luminescence à deux longueurs d’ondes distinctes qui ont des durées de vie allant de 277 millièmes de secondes à 100 milliardièmes de secondes. Cette différence permet à la luminescence, elle-même dopée par le nickel, d’être extrêmement sensible aux variations de températures.
Les chercheurs affirment que ces super thermomètres pourraient être utilisés pour une large gamme d’applications. Pour Jaque, ils vont davantage être utiles pour observer le monde nanoscopique, en particulier les fluctuations de températures dans les cellules vivantes. Ils pourraient également servir dans la science des matériaux pour étudier la friction entre deux composés à l’échelle microscopique, un domaine d’étude qui n’est pas encore très bien compris.
Ces diamants pourraient servir à diverses applications via Shutterstock
Ces diamants sont étonnants ! Ils constituent une avancée certaine à l’échelle nanométrique qui pourrait amener les scientifiques à faire de nouvelles découvertes. Leur précision en ce qui concerne la mesure de la température reste d’ailleurs inégalée. Saviez-vous que les diamants avaient des vertus scientifiques ou croyiez-vous qu’ils ne servaient qu’à embellir les bijoux ?
