Dalam material tiga dimensi yang biasa, es berubah menjadi air secara instan: ketika titik leleh tercapai, struktur kaku runtuh, dan zat beralih ke keadaan cair. Dalam kristal setipis atom, yang ketebalannya hanya satu atom, prosesnya berlangsung berbeda — melalui keadaan perantara yang tidak biasa.
Ilmuwan dari Universitas Wina untuk pertama kalinya mengamati secara langsung fase heksatik dalam material nyata — kristal perak iodida setebal satu atom. Dalam fase ini, jarak antar atom menjadi tidak teratur, seperti dalam cairan, tetapi sudut di antara atom-atom tersebut mempertahankan keteraturan sebagian yang khas zat padat. Keadaan hibrida semacam ini telah diprediksi sejak tahun 1970-an, tetapi hingga kini hanya dapat dilihat dalam sistem model yang terbuat dari bola-bola.
Untuk melindungi kristal yang rapuh, para peneliti meletakkannya di antara dua lapisan grafena, menciptakan semacam «sandwich». Kemudian sampel dipanaskan dalam mikroskop elektron transmisi hingga suhu di atas 1100 °C, sambil merekam proses pelelehan dengan resolusi atom. Jaringan saraf membantu melacak pergerakan ribuan atom individu pada ribuan bingkai.
Ternyata fase heksatik ada dalam jendela suhu yang sempit — sekitar 25 °C di bawah titik leleh perak iodida. Transisi dari keadaan padat ke heksatik berlangsung mulus, tetapi dari heksatik ke cair — secara tiba-tiba, seperti pada material biasa. Hal ini bertentangan dengan harapan teoretis sebelumnya dan menunjukkan bahwa pelelehan dalam kristal kovalen dua dimensi lebih rumit daripada yang diperkirakan.
Penemuan ini mengubah pemahaman tentang transisi fase dalam material dua dimensi dan membuka jalan bagi penciptaan nanostruktur baru dengan sifat yang terkendali. Memahami bagaimana atom berperilaku saat meleleh dalam lapisan yang sangat tipis penting bagi teknologi masa depan — dari elektronik fleksibel hingga perangkat kuantum.
Eksperimen ini menegaskan: bahkan dalam material nyata yang terikat kuat, keadaan perantara yang sulit dipahami ini dapat ada. Kini para fisikawan memiliki bukti langsung dan alat untuk mempelajarinya.
