Nos materiais tridimensionais habituais, o gelo transforma-se em água instantaneamente: ao atingir o ponto de fusão, a estrutura rígida desmorona-se e a substância passa ao estado líquido. Em cristais com espessura de apenas um átomo, o processo decorre de modo diferente — através de um estado intermédio invulgar.
Cientistas da Universidade de Viena observaram pela primeira vez diretamente a fase hexática num material real — um cristal de iodeto de prata com a espessura de um átomo. Nessa fase, as distâncias entre os átomos tornam-se desordenadas, como num líquido, mas os ângulos entre eles mantêm uma ordenação parcial, característica de um sólido. Esse estado híbrido foi previsto ainda nos anos 1970, mas até agora só tinha sido possível observá-lo em sistemas modelo de esferas.
Para proteger o frágil cristal, os investigadores colocaram-no entre duas camadas de grafeno, criando uma espécie de «sanduíche». Em seguida, aqueceram a amostra num microscópio eletrónico de transmissão até uma temperatura superior a 1100 °C, registando o processo de fusão com resolução atómica. Redes neuronais ajudaram a acompanhar o movimento de milhares de átomos individuais em milhares de imagens.
Verificou-se que a fase hexática existe numa estreita janela de temperatura — cerca de 25 °C abaixo do ponto de fusão do iodeto de prata. A transição do estado sólido para o hexático ocorre de forma gradual, mas a do hexático para o líquido é abrupta, como nos materiais comuns. Isto contradiz as expectativas teóricas anteriores e mostra que a fusão em cristais covalentes bidimensionais é mais complexa do que se pensava.
A descoberta altera as conceções sobre as transições de fase em materiais bidimensionais e abre caminho à criação de novas nanoestruturas com propriedades controladas. Compreender como os átomos se comportam durante a fusão em camadas extremamente finas é importante para as tecnologias futuras — da eletrónica flexível aos dispositivos quânticos.
A experiência confirmou: mesmo em materiais reais fortemente ligados pode existir esse estado intermédio esquivo. Agora os físicos dispõem de uma prova direta e de uma ferramenta para o estudar.
