Наконец-то наблюдается странное промежуточное состояние материи
Ученые впервые напрямую зафиксировали неуловимую «гексатическую» фазу в двумерном кристалле, показав, как ультратонкие материалы плавятся иначе, чем трехмерные
Короткое резюме
Исследователи из Венского университета впервые напрямую наблюдали промежуточное состояние материи, известное как гексатическая фаза, в атомарно тонком кристалле иодида серебра (AgI). Это состояние, существующее между твёрдым телом и жидкостью, было зафиксировано в реальном времени с помощью передовой электронной микроскопии, пока кристалл плавился внутри защитной «сэндвич-структуры» из графена.
В отличие от знакомых трёхмерных материалов, которые плавятся резко, двумерные материалы могут проходить через промежуточную гексатическую фазу. В этом состоянии расстояния между атомами становятся нерегулярными, как в жидкости, но углы между ними сохраняют частичный порядок, характерный для твёрдого тела. Для анализа огромного массива данных о движении отдельных атомов учёные использовали искусственный интеллект и нейронные сети.
Открытие не только подтверждает существование этой фазы в реальных материалах с сильными химическими связями, но и противоречит теоретическим ожиданиям. Оказалось, что переход из твёрдого состояния в гексатическое происходит плавно, а из гексатического в жидкое — внезапно, как у льда. Это меняет понимание фазовых переходов в двумерных системах и открывает новые пути в материаловедении.
Первое прямое наблюдение гексатической фазы
Учёные впервые зафиксировали неуловимую промежуточную фазу в реальном двумерном кристалле (иодиде серебра), а не в модельных системах
Новый метод наблюдения
Для эксперимента использовали «сэндвич» из графена для защиты кристалла и сканирующий просвечивающий электронный микроскоп (STEM) с нагревом для записи процесса в реальном времени с атомарным разрешением
Ключевая роль ИИ
Без использования нейронных сетей для анализа тысяч изображений и отслеживания движения отдельных атомов задача была бы невыполнима
Неожиданное поведение при плавлении
Переход из твёрдого состояния в гексатическое был плавным, а из гексатического в жидкое — резким, что противоречит теоретическим моделям, предсказывавшим два плавных перехода
Текст сгенерирован с использованием ИИ
