كيف يقيس الألماس والضوء الضغط الهائل ⚡ экспресс
تم عرض طريقة للفحص المجهري البصري واسع المجال لرسم خرائط توزيع الضغط في خلية سندان الألماس عند ضغط يبلغ نحو 20 جيجا باسكال. تُستخدم مراكز النيتروجين-الشاغر في الألماس النانوي كمستشعرات كمومية. يتم تحليل أطياف الرنين المغناطيسي المكتشف بصريًا باستخدام نماذج تتضمن مركبات الإجهاد الهيدروستاتيكي والأحادي المحور، مما يتيح الحصول على خرائط للضغط ودرجة اللاهيدروستاتيكية. تمت مقارنة طريقتين لإدخال الألماس النانوي في الوسط الناقل للضغط؛ ووُجِد أن طريقة الإدماج تؤثر على تباين الإجهادات. يوفر النهج المُطوَّر منصة قوية لتصوير الظواهر الناجمة عن الضغط، ويمكن توسيعه لقياس كميات فيزيائية أخرى، مثل المجالات المغناطيسية.
داخل سندان الألماس - وهو حجرة يضغط فيها رأسان ألماسيان قطرة صغيرة من سائل بقوة تولد ضغطًا مشابهًا لمركز الأرض - قام العلماء برش غبار الألماس المصنوع من الكربون. كل حبة، بحجم فيروس، تبدأ بالتوهج تحت شعاع الليزر مثل مصباح مجهري، ويتغير ضوءها تبعًا لمدى انضغاط السائل المحيط بها: كلما زاد الضغط، تغير اللون وزاد السطوع.
وبعد جمع الضوء من ملايين هذه الجسيمات المتلألئة وتحليله باستخدام طرق التحليل الطيفي (تفكيك الضوء إلى ألوانه) والقياس الضوئي (قياس شدة السطوع) - وهي تقنيات تعود جذورها إلى دراسات رائدة في علم البصريات على يد علماء مسلمين مثل ابن الهيثم - تمكن الباحثون لأول مرة من رؤية ليس مجرد رقم متوسط، بل صورة حية لعدم الانتظام. كان الضغط يتوزع في بقع، كما في الخريطة الحرارية: ظهرت 'نقاط ساخنة' حيث كان الانضغاط أعلى بكثير، مما يهدد سلامة العينة. في السابق، لم يكن بوسع العلماء سوى التكهن بمثل هذه الشذوذات.
في المستقبل، ستتيح هذه الطريقة ليس فقط التحكم في التجارب تحت الضغط العالي، بل أيضًا دراسة المجالات المغناطيسية أو محاكاة باطن الكواكب البعيدة. والحقيقة المدهشة أن جسيمات الألماس، التي تتحمل ضغوطًا هائلة تصل إلى 200,000 ضغط جوي (حيث يتدفق الفولاذ كالماء)، تعمل كمستشعرات مثالية غير قابلة للتدمير. إنها ترصد تغيرات الضغط التي لا تتجاوز بضع عشرات من الضغوط الجوية، وتبقى منارات ثابتة في هذه البيئة القاسية.
🎯 الضغط الذي يصل إلى 20 جيجاباسكال (أي ما يعادل 200,000 ضغط جوي) يمكنه تحويل الغرافيت الناعم إلى ألماس، وهذه هي الظروف نفسها التي تتحقق في سندان الألماس.