В кристалле алмаза есть невидимые трещинки — дислокации. Это места, где ряды атомов сдвинуты, как если бы в стопке бумаги один лист вытащили наполовину. Вокруг таких мест возникает напряжение, и оно влияет на то, как материал ломается, гнётся или проводит ток. Теория упругости описывает это напряжение уже 80 лет, но увидеть его напрямую не удавалось.
Теперь учёные сделали это с помощью крошечных датчиков внутри самого алмаза. Это азотно-вакансионные центры — дефекты, где атом углерода заменён азотом, а рядом пустует место. Такой дефект светится по-разному в зависимости от того, как на него давит окружающий материал. Исследователи поместили такие датчики рядом с одиночной дислокацией и измерили, как меняется их свечение. Так они построили карту напряжения — как если бы нанесли на карту города все места, где асфальт треснул и вспучился.
Этот метод — как рентген для кристаллов. Теперь можно проверять, где именно в материале скапливается напряжение, и предсказывать, когда он треснет. Для алмазов это важно в электронике и режущих инструментах, а в будущем — для любых кристаллов, от кремния в чипах до металлов в самолётах.
Так невидимые трещинки в алмазе стали картой, по которой можно ходить. И эта карта говорит: старые формулы работают.
Азотно-вакансионный центр в алмазе настолько чувствителен, что может заметить изменение магнитного поля от одного электрона, находящегося на расстоянии нескольких нанометров.