Alışılmış üç boyutlu malzemelerde buz suya anında dönüşür: erime noktasına ulaşıldığında katı yapı bozulur ve madde sıvı hâle geçer. Yalnızca bir atom kalınlığındaki atomik olarak ince kristallerde ise süreç farklı işler — alışılmadık bir ara durum üzerinden gerçekleşir.
Viyana Üniversitesi'nden bilim insanları, heksatik fazı ilk kez gerçek bir malzemede — bir atom kalınlığındaki gümüş iyodür kristalinde — doğrudan gözlemledi. Bu fazda atomlar arasındaki mesafeler sıvıdaki gibi düzensizleşir, ancak aralarındaki açılar katıya özgü kısmi düzeni korur. Bu tür melez bir durum daha 1970'lı yıllarda öngörülmüştü, fakat şimdiye kadar yalnızca bilyelerden oluşan model sistemlerde görülebilmişti.
Araştırmacılar, kırılgan kristali korumak için onu iki grafen katmanı arasına yerleştirerek adeta bir «sandviç» oluşturdu. Ardından numune, geçirimli elektron mikroskobunda 1100 °C'nin üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtıldı ve erime süreci atomik çözünürlükte kaydedildi. Sinir ağları, binlerce karede binlerce tek tek atomun hareketini izlemeye yardımcı oldu.
Heksatik fazın dar bir sıcaklık aralığında — gümüş iyodürün erime noktasının yaklaşık 25 °C altında — var olduğu ortaya çıktı. Katı durumdan heksatik duruma geçiş yumuşak bir şekilde gerçekleşirken, heksatik durumdan sıvıya geçiş tıpkı sıradan malzemelerde olduğu gibi keskin bir şekilde gerçekleşiyor. Bu, önceki teorik beklentilerle çelişiyor ve iki boyutlu kovalent kristallerde erimenin sanıldığından daha karmaşık olduğunu gösteriyor.
Bu keşif, iki boyutlu malzemelerdeki faz geçişlerine ilişkin anlayışı değiştiriyor ve özellikleri kontrol edilebilen yeni nanoyapıların oluşturulmasının yolunu açıyor. Atomların son derece ince katmanlarda erime sırasında nasıl davrandığını anlamak, esnek elektronikten kuantum aygıtlara kadar gelecekteki teknolojiler için önem taşıyor.
Deney şunu doğruladı: güçlü biçimde bağlı gerçek malzemelerde bile bu zor yakalanan ara durum var olabilir. Artık fizikçilerin elinde bunun için doğrudan bir kanıt ve onu inceleyecek bir araç var.
