Группа ученых из Венского университета сделала прорывное открытие, доказывающее существование промежуточной фазы между твердой и жидкой формами материалов толщиной всего в несколько атомов. Они назвали это уникальное состояние «гексатической фазой», подтвердив гипотезу, выдвинутую еще в 1970-е годы, но никогда ранее не проверявшуюся в реальных материалах, пишет ScienceDaily.
Традиционно считается, что плавление сопровождается резким разрушением жесткой кристаллической структуры. Как оказалось, это правило неприменимо к сверхтонким материалам. Когда мы рассматриваем объекты толщиной менее десятка атомов, между твердым и жидким состояниями возникает третье, промежуточное состояние, представляющее собой комбинацию структурных особенностей обоих состояний одновременно.
Чтобы зафиксировать процесс плавления в столь тонкой структуре, ученые использовали специальные методики. Материалом послужил атомарно тонкий кристалл йодида серебра (AgI), заключенный между слоями графена, что позволило защитить образец от повреждений и обеспечить стабильность при исследовании. Процесс плавления контролировался с помощью высокоразрешающего электронного микроскопа с применением специальной системы нагрева. Искусственный интеллект сыграл ключевую роль в обработке огромного количества данных, позволив визуализировать перемещение каждого атома в процессе плавления. Таким образом, ученым удалось впервые увидеть гексатическую фазу в реальности и описать ее характерные особенности.
Исследование привело к двум важным выводам. Первый заключается в том, что промежуточная фаза реально существует: перед полным расплавлением материал временно приобретает гексатическую структуру. Второе открытие касается механизмов плавления: вопреки прежним представлениям, второй этап — переход из гексатического состояния в жидкое — происходит скачкообразно, подобно быстрому таянию льда. Эти результаты требуют пересмотра существующих теорий и предлагают новое видение фазовых переходов в двумерных материалах.
Полученные данные помогают глубже понять процессы, протекающие в сверхмалых объемах вещества, а значит, имеют большое значение для следующего поколения технологий, включая разработку миниатюрных устройств и инновационных материалов. Кроме того, работа показывает перспективность объединения методов микроскопии высокого разрешения с искусственным интеллектом, что дает мощный инструмент для изучения сложных явлений на молекулярном уровне.
Тем временем в России создали покрытие «первых стенок» термоядерных реакторов. Подробнее об этом рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.