सामान्य त्रिआयामी पदार्थों में बर्फ़ तुरंत पानी में बदल जाती है: गलनांक पर पहुँचते ही कठोर संरचना टूट जाती है और पदार्थ द्रव अवस्था में चला जाता है। केवल एक परमाणु मोटे परमाण्विक रूप से पतले क्रिस्टलों में यह प्रक्रिया अलग ढंग से चलती है — एक असामान्य मध्यवर्ती अवस्था के रास्ते।
वियना विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने पहली बार किसी वास्तविक पदार्थ — एक परमाणु मोटे सिल्वर आयोडाइड क्रिस्टल — में हेक्साटिक प्रावस्था का सीधा अवलोकन किया। इस प्रावस्था में परमाणुओं के बीच की दूरियाँ द्रव की तरह अव्यवस्थित हो जाती हैं, लेकिन उनके बीच के कोण ठोस पदार्थ की तरह आंशिक व्यवस्था बनाए रखते हैं। ऐसी संकर अवस्था की भविष्यवाणी 1970 के दशक में ही की गई थी, पर अब तक इसे केवल गोलियों के नमूना तंत्रों में ही देखा जा सका था।
नाज़ुक क्रिस्टल की रक्षा के लिए शोधकर्ताओं ने उसे ग्रेफ़ीन की दो परतों के बीच रखकर एक तरह का «सैंडविच» बनाया। फिर नमूने को पारदर्शी इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में 1100 °C से ऊपर के तापमान तक गर्म किया गया और गलन की प्रक्रिया को परमाण्विक विभेदन के साथ दर्ज किया गया। न्यूरल नेटवर्कों ने हज़ारों फ़्रेमों में हज़ारों अलग-अलग परमाणुओं की गति पर नज़र रखने में मदद की।
पता चला कि हेक्साटिक प्रावस्था एक संकीर्ण तापमान खिड़की में मौजूद रहती है — सिल्वर आयोडाइड के गलनांक से लगभग 25 °C नीचे। ठोस अवस्था से हेक्साटिक अवस्था में संक्रमण सहज ढंग से होता है, लेकिन हेक्साटिक से द्रव अवस्था में संक्रमण तीखा होता है, जैसा सामान्य पदार्थों में होता है। यह पुरानी सैद्धांतिक अपेक्षाओं के विपरीत है और दर्शाता है कि द्विआयामी सहसंयोजक क्रिस्टलों में गलन उससे कहीं अधिक जटिल है जितना माना जाता था।
यह खोज द्विआयामी पदार्थों में प्रावस्था संक्रमणों की समझ बदल देती है और नियंत्रित गुणों वाली नई नैनोसंरचनाओं के निर्माण का मार्ग खोलती है। अत्यंत पतली परतों में गलन के समय परमाणु कैसे व्यवहार करते हैं, यह समझना भविष्य की प्रौद्योगिकियों — लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर क्वांटम युक्तियों तक — के लिए महत्वपूर्ण है।
प्रयोग ने पुष्टि की: दृढ़ता से बंधे वास्तविक पदार्थों में भी यह दुर्लभ मध्यवर्ती अवस्था मौजूद हो सकती है। अब भौतिकविदों के पास इसका सीधा प्रमाण और इसके अध्ययन का साधन दोनों हैं।
