📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

في بلورة الألماس توجد شقوق غير مرئية تُسمى الانخلاعات (dislocations). وهي أماكن انزلقت فيها صفوف الذرات، كما لو أن ورقة في رزمة أوراق سُحبت في منتصفها. حول هذه الأماكن ينشأ إجهاد، وهو يؤثر على كيفية تكسر المادة أو انحنائها أو توصيلها للتيار. نظرية المرونة تصف هذا الإجهاد منذ 80 عامًا، لكن لم يكن ممكنًا رؤيته مباشرة.

الآن، تمكن العلماء من ذلك باستخدام مجسات صغيرة داخل الألماس نفسه. وهي مراكز النيتروجين-الشاغر — عيوب حيث يُستبدل ذرة كربون بذرة نيتروجين، وبجانبها مكان شاغر. يتوهج هذا العيب بشكل مختلف اعتمادًا على ضغط المادة المحيطة به. وضع الباحثون هذه المجسات بجانب انخلاع واحد وقاسوا كيفية تغير توهجها. وبهذا رسموا خريطة الإجهاد — كما لو أنهم رسموا على خريطة مدينة جميع الأماكن التي تشقق فيها الأسفلت وانتفخ.

هذه الطريقة تشبه الأشعة السينية للبلورات. الآن يمكن فحص أين يتجمع الإجهاد في المادة بالضبط، والتنبؤ بمتى ستتشقق. بالنسبة للألماس، هذا مهم في الإلكترونيات وأدوات القطع، وفي المستقبل — لأي بلورات، من السيليكون في الرقائق إلى المعادن في الطائرات.

هكذا أصبحت الشقوق غير المرئية في الألماس خريطة يمكن السير عليها. وهذه الخريطة تقول: المعادلات القديمة تعمل.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.00261

Dislocations are fundamental crystal defects whose stress fields govern a wide range of material properties. The analytical form of the stress tensor around single dislocation was established by elasticity theory more than 80 years ago and has provided a theoretical basis for evaluating essential characteristics of dislocations. However, direct experimental verification has long remained out of reach because it has been difficult to measure the components of the stress tensor with conventional methods. Here, we present the experimental visualization of the stress tensor around single dislocation in diamond. Using quantum sensors based on nitrogen-vacancy (NV) centers, we mapped the shear components ($$\sigma_{xy}$$, $$\sigma_{yz}$$, $$\sigma_{zx}$$) together with the trace of the stress tensor ($$\sigma_{xx}+\sigma_{yy}+\sigma_{zz}$$) around single 45{\deg} dislocation. The observed distributions exhibited good agreement with predictions from elasticity theory, thus providing experimental validation of this theoretical framework.