Communications Materials：动态金刚石对顶砧联用 XFEL，厘清高压铋相变为何随压缩速率改写

学术圈重大事件 · 发布 2026-06-21T11:21:00+08:00 · 更新 2026-06-21T11:29:09+08:00

核心结论

Communications Materials 6 月 21 日发表铋高压相变研究，作者将动态金刚石对顶砧与 X 射线自由电子激光的微秒级时间分辨衍射结合，追踪铋在最高约 20 GPa、不同压缩速率下的结构序列。结果显示，快速加载时 Bi-III 中间相向更高对称高压相转变的起始压力比静态实验低约 2-4 GPa，中间相稳定区被压窄，极快速率下甚至可能被绕过。它的重要性在于为静态、动态和冲击压缩结果之间的差异提供了可实验检验的桥梁，但该结论仍限定在铋这一模型材料和特定加载窗口内。

Communications Materials 2026 年 6 月 21 日上线论文 Compression rate effects on the Bi-III stability field in dynamic diamond anvil cell XFEL studies of bismuth。铋是研究压力诱导相变的经典模型材料，但它在静态金刚石对顶砧、中等动态加载和冲击压缩实验中呈现的相边界并不总能对齐。对高压物理而言，这类差异不是单个材料的细节问题，而是关系到实验时间尺度、成核动力学和极端条件下结构路径能否互相换算。

这篇论文把问题推进到可直接观测的时间尺度。作者使用动态金刚石对顶砧施加快速压缩，并在 X 射线自由电子激光装置上进行微秒级时间分辨衍射，追踪铋在室温和最高约 20 GPa 压力范围内的结构变化。论文摘要显示，在动态加载下，铋整体仍沿着静态压缩中已知的结构序列演化，但关键差别出现在 Bi-III 中间相向高对称高压相的转变：转变开始压力比静态实验低约 2-4 GPa，而且起始点随压缩速率变化。

为什么重要，首先在于它给“相图”这个看似静态的概念加入了时间维度。若一种材料在快速加载中提前进入下一相，或在足够快速时绕过中间相，那么静态相图就不能直接外推到冲击、行星内部模拟、惯性约束实验或高速材料响应场景。其次，XFEL 与动态 DAC 的组合展示了一种较温和地连接静态高压和冲击压缩的实验路线：研究者既能控制样品环境，又能捕捉微秒级相变过程，从而减少只靠事后回收样品或宏观波形推断结构路径的不确定性。

对科研基础设施和材料物理社区来说，这类工作会影响极端条件实验的设计和解释。欧洲 XFEL HED 等大装置不只是提供更强光源，也让“加载速率本身是不是变量”变成可测问题。后续更值得观察的是，这套方法能否推广到地球与行星科学、能源材料或冲击防护材料中的更复杂体系，以及不同样品缺陷、晶粒尺寸和温度条件是否会改变同样的速率依赖。

信息来源

• Communications Materials 论文
• DOI

可信度说明

来源为 Nature Portfolio 旗下 Communications Materials 开放获取论文，发布日期、DOI、摘要、实验方法和装置致谢均可在论文页核验；本轮未使用媒体二次解读。需要保留的边界是，论文聚焦铋在室温、约 20 GPa 内的动态压缩行为，是否可类推到其他材料和更高温高压场景仍需后续实验比较。

同主题情报

• 动物所 / `Cell`：`disc-Gastruloid` 首次把人类原条形成推进到可空间重构、可延长培养的体外模型

  中国科学院 `2026-07-08` 官方稿显示，团队构建的人类 `disc-Gastruloid` 在 `72` 小时共培养后形成类原条样区域，延长培养后超 `80%` 继续发育为轴向不对称三维胚胎样结构，分出 `14` 类细胞群并与着床后 `21` 天天然胚胎较高相似。它的重要性，在于把人类原肠运动这个长期难直接观察的发育“黑箱”推进到可重复、可操控的体...

• 银河系最快恒星逼近中心黑洞：峰值约每秒 2.5 万公里，或可测量自旋

  Science 与美联社 8 月 19 日报道，甚大望远镜数据识别出银河系内迄今已知速度最快的恒星：峰值约每秒 2.5 万公里，绕人马座 A* 一周约 8.7 年，且比此前纪录保持者更接近黑洞。长期高精度跟踪可能约束银河系中心黑洞自旋，但当前只是发现和轨道测量起点，尚未得到自旋值。

• 嫦娥七号以四器协同搜寻月球南极水冰，跳跃探测器瞄准永久阴影区

  Science 8 月 19 日更新嫦娥七号任务：轨道器、着陆器、巡视器和跳跃探测器将在鹊桥二号支持下调查月球南极水冰与挥发物，四平台合计 18 项载荷，并计划让跳跃探测器进入永久阴影坑现场分析。公开资料仍只给出 2026 年下半年发射口径，最终日期、落点与工程参数需以官方通告为准。

• M87 黑洞第一次有了双频“体检图”，研究者开始按位置读等离子体状态

  中国科学院 2026-07-28 08:18 发布官方稿，介绍上海天文台团队把 1.3 毫米和 3.5 毫米两张 M87 黑洞视界尺度图像合起来，首次做出空间分辨的谱指数分布。简单说，这不只是把黑洞拍得更清楚，而是开始按位置判断视界附近等离子体在不同半径上更接近“自吸收很强的厚辐射”还是“更容易透出的薄辐射”。关键转折出现在距黑洞中心约 30 微角秒处，并与...

• Moderna mRNA 流感疫苗获批，确诊病例相对标准疫苗减少 26.6%

  Nature 8 月 13 日梳理 Moderna 的 mRNA 流感疫苗 mFLUSIVA：FDA 于 8 月 5 日批准其用于 50–64 岁成人，并对 65 岁以上人群给予加速批准，计划进入美国 2026–27 流感季。超过 4 万人的试验中，mRNA 组 2% 出现实验室确诊流感，对照标准疫苗组为 2.8%，相对减少 26.6%；常见不良反应多为轻中...

• KIST 公布 A²SG 训练方法，以自适应非对称梯度改善深层脉冲神经网络

  KIST 8 月 10 日公布已获 ICML 2026 接收的 A²SG 训练方法，用自适应窗口和非对称代理梯度缓解深层脉冲神经网络的梯度变化与时间不一致。机构称该方法在 ImageNet 等任务提高准确率且训练开销低于所比较基线；论文与代码可查，但相对能耗和商业化前景仍需独立复现及真实神经形态硬件验证。