除了金屬等原子晶體外，在一系列“軟”物質中也觀察到了馬氏體轉變，本文證實了藍相液晶之間的相變以無擴散方式發生，僅需要很小的晶格變形和晶格旋轉即可，儘管藍相液晶具有液晶性質和介觀的長度，但晶體轉變方式與經典的固體原子晶體中的馬氏體轉變相似，相關結果將為藍相軟晶體的未來應用提供重要的見解。
馬氏體相變是無擴散相變，其特徵是大量原子在小於其相鄰間距的距離（即無長程離擴散）上均勻且協同地運動。作為置換性晶體結構相變的一個例子，馬氏體轉變長期以來引起了人們的極大興趣。對馬氏體相變的研究增加了我們對金屬和合金中觀察到的晶體成核，相變和生長過程的基本理解。除原子晶體外，在一系列“軟”物質系統中也觀察到了馬氏體轉變，但仍沒有一種清晰的方法觀察相變過程中的晶格結構及其形態變化。
美國芝加哥大學的研究人員使用共振軟X射線散射（R-SoXS）從簡單立方（BPII）到體心立方（BPI）的馬氏體轉變過程中原位探測藍相液晶（BP LC）晶胞的形態，並使用結果進一步拓寬軟物質和硬物質中無擴散相變之間的類比。相關論文以題為“Soft crystal martensites: An in situ resonant soft x-ray scatteringstudy of a liquid crystal martensitic transformation”發表在Science Advances。
論文鏈接：
https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaay5986
當在BP LC和原子晶體的馬氏體轉變之間進行直接類比時，從BPII到BPI的轉變應誘導相同和相反的應變，這些應變通過創建兩組孿晶多晶釋放，從而形成交叉片狀結構。這些孿晶多晶晶體在一起將消除宏觀長度範圍內的正應變分量和剪切應變分量。
在晶格變換後獲得的立方晶格中，重新排列BPII（100）晶格的雙扭轉圓柱和旋錯線進而形成BPI（110）晶格。單位晶胞參照系中預測的正常應變，即ϵb= -ϵc= -0.172，接近於實驗觀察到的應變（ϵb= -0.172→−0.167和c= 0.172→0.167），證實了該模型相對於晶胞的局部應變的有效性。
圖1 試樣製作方案與BPI、BPII的結構
圖2 BP LC夾層電池加熱和冷卻期間的LC相
研究發現晶格變形和旋錯線的內部重排同時發生，而不是順序發生。由BPII的馬氏體轉變(即冷卻期間)產生的BPI晶格的單胞尺寸比膽甾相轉變(即加熱期間)產生的BPI晶格更小。這是由冷卻時BPII母晶格的單位晶胞尺寸決定的。由馬氏體相變得到的BPI晶格c軸相對於a和b軸較長（即c/a≈1.02），因此晶格是四方的，而不是立方的。具有不同面內取向的四組建模的BPI(110)晶格，均出現類似的結果。
圖3 加熱過程中BP LC的R-SoXS散射圖
圖4冷卻過程中BP軟晶體的R-SoXS
圖5 馬氏體轉變過程中網狀結構形成機理示意圖
原位R-SoXS的使用為BPII到BPI相變過程中的晶格結構及其形態變化提供了一種清晰的檢測方法。此外，定向自組裝技術的使用可確保從單晶BPII母體中觀察到轉變，從而排除了晶界和其他缺陷的影響。 本研究結果進一步證實了BP LC之間的相變以無擴散方式發生的結論，僅需要很小的晶格變形和晶格的旋轉即可。
已經證明，為使整體運動最小化並減小宏觀應變，轉化的BPI多晶形成了雙片晶，完全符合經典原子馬氏體轉變的預期。儘管BP LC具有液晶性質和介觀的長度，但晶體轉變方式與經典的固體原子晶體中的馬氏體轉變相似。對軟晶體相變的這種更好的理解將為設計和設想BP軟晶體的各種未來應用（例如新型的光學開關和傳感設備）提供重要的見解。（文：破風）
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