পরিচিত ত্রিমাত্রিক পদার্থে বরফ তৎক্ষণাৎ জলে পরিণত হয়: গলনাঙ্কে পৌঁছালে কঠিন গঠন ভেঙে পড়ে এবং পদার্থটি তরল অবস্থায় চলে যায়। মাত্র এক পরমাণু পুরুত্বের পারমাণবিকভাবে পাতলা স্ফটিকের ক্ষেত্রে প্রক্রিয়াটি ভিন্নভাবে ঘটে — একটি অসাধারণ মধ্যবর্তী অবস্থার মধ্য দিয়ে।
ভিয়েনা বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা প্রথমবার প্রকৃত পদার্থে — এক পরমাণু পুরুত্বের সিলভার আয়োডাইড স্ফটিকের মধ্যে — সরাসরি হেক্সাটিক পর্যায় পর্যবেক্ষণ করেছেন। এই পর্যায়ে পরমাণুগুলোর মধ্যেকার দূরত্ব তরলের মতো অনিয়মিত হয়ে যায়, কিন্তু তাদের মধ্যেকার কোণগুলো কঠিন পদার্থের বৈশিষ্ট্যপূর্ণ আংশিক সুবিন্যস্ততা বজায় রাখে। এই ধরনের সংকর অবস্থার পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল 1970-এর দশকে, কিন্তু এতদিন তা কেবল বল দিয়ে তৈরি মডেল সিস্টেমে দেখতে পাওয়া গিয়েছিল।
ভঙ্গুর স্ফটিকটিকে রক্ষা করার জন্য গবেষকরা এটিকে গ্রাফিনের দুটি স্তরের মাঝে রেখে এক ধরনের «স্যান্ডউইচ» তৈরি করেন। এরপর নমুনাটিকে একটি ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন অণুবীক্ষণ যন্ত্রে 1100 °C-এর উপরে তাপ দিয়ে গলন প্রক্রিয়াটি পারমাণবিক রেজোলিউশনে রেকর্ড করা হয়। নিউরাল নেটওয়ার্ক হাজার হাজার ফ্রেমে হাজার হাজার পৃথক পরমাণুর গতিবিধি অনুসরণ করতে সাহায্য করেছে।
দেখা গেল যে হেক্সাটিক পর্যায়টি একটি সংকীর্ণ তাপমাত্রা পরিসরে বিদ্যমান — সিলভার আয়োডাইডের গলনাঙ্কের প্রায় 25 °C নিচে। কঠিন অবস্থা থেকে হেক্সাটিক অবস্থায় রূপান্তরটি মসৃণভাবে ঘটে, কিন্তু হেক্সাটিক থেকে তরলে রূপান্তরটি সাধারণ পদার্থের মতোই আকস্মিকভাবে ঘটে। এটি পূর্বের তাত্ত্বিক প্রত্যাশার সঙ্গে সাংঘর্ষিক এবং দেখায় যে দ্বিমাত্রিক সমযোজী স্ফটিকের গলন প্রক্রিয়া যতটা ভাবা হয়েছিল তার চেয়ে জটিল।
এই আবিষ্কার দ্বিমাত্রিক পদার্থে দশা রূপান্তর সম্পর্কে ধারণা বদলে দেয় এবং নিয়ন্ত্রিত বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন নতুন ন্যানোকাঠামো তৈরির পথ খুলে দেয়। অত্যন্ত পাতলা স্তরে গলনের সময় পরমাণুগুলো কীভাবে আচরণ করে তা বোঝা ভবিষ্যতের প্রযুক্তির জন্য গুরুত্বপূর্ণ — নমনীয় ইলেকট্রনিকস থেকে শুরু করে কোয়ান্টাম যন্ত্রপাতি পর্যন্ত।
পরীক্ষাটি নিশ্চিত করেছে: দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত প্রকৃত পদার্থেও এই ধরা-ছোঁয়ার বাইরে থাকা মধ্যবর্তী অবস্থার অস্তিত্ব থাকতে পারে। এখন পদার্থবিজ্ঞানীদের কাছে এর সরাসরি প্রমাণ এবং এটি অধ্যয়নের একটি হাতিয়ার রয়েছে।
