用X光“暗场显微镜”首次拍到液晶区域内部自发产生的微小应力波

本研究利用暗场X射线显微镜（DFXM）技术，在低温正交相铁基超导体Ba(Fe₀.₉₈Cu₀.₀₂)₂As₂单晶中，首次直接观测到存在于单个向列相/铁弹畴内部的、自发产生的微米尺度应变波。这些应变波振幅约10⁻⁵，波长约为2–3微米，方向平行于正交相孪晶畴壁。当温度升高、材料进入高温四方相对称相时，正交畸变消失，孪晶畴瓦解，应变波也随之消失，证明该现象是低温向列相特有的自发行为。研究发现，这种应变波并非由不同畴类型切换所致，而是同一畴内真实存在的、空间连续的应变调制。其产生机制源于弹性力学中的圣维南相容性条件（SVCR）：在非均匀应变场中，剪切应变与体积变化应变（膨胀应变）相互耦合；只有当应变波的传播方向严格沿晶体晶轴（a或b方向）时，才能避免产生高能量代价的体积变化，从而使该方向的应变波动在能量上最有利。因此，应变波的方向由晶体几何对称性决定，而非材料具体弹性参数。这一发现颠覆了传统将材料内部应力视为均匀场的认知，强调必须把应变当作一个随空间精细变化的局域场来理解。它不仅为理解铁基超导体中电子向列序与晶格畸变的协同演化提供了关键实验证据，也表明DFXM是一种强大工具，可用于探测量子材料中应变与电子序在微米尺度上的局域相互作用。此外，由于应变能显著影响电阻各向异性、超导临界温度等物性，这类自发应变波可能对材料功能特性产生实质调控作用，值得在后续掺杂、压力等调控实验中深入探索。