Революционное исследование подтверждает наличие промежуточной гексатической фазы, изменяя представления о фазовых переходах в сверхтонких материалах.
Команда ученых из Венского университета сделала прорывное открытие, подтверждающее наличие промежуточной фазы между твердыми и жидкими формами материалов, имеющих толщину всего в несколько атомов. Это уникальное состояние они назвали «гексатической фазой», тем самым подтвердив гипотезу, выдвинутую еще в 1970-е годы, но до сих пор не проверенную в реальных материалах, сообщает ScienceDaily.
Традиционно считается, что плавление сопровождается резким разрушением жесткой кристаллической структуры. Однако это правило не касается сверхтонких материалов. При анализе объектов толщиной менее десятка атомов между твердым и жидким состояниями формируется третье, промежуточное состояние, сочетающее структурные особенности обоих состояний одновременно.
Чтобы зафиксировать процесс плавления в такой тонкой структуре, ученые применили специальные методики. В качестве материала использовался атомарно тонкий кристалл йодида серебра (AgI), заключенный между слоями графена, что обеспечивало защиту образца от повреждений и стабильность во время исследования. Процесс плавления контролировался с помощью высокоразрешающего электронного микроскопа с применением специализированной системы нагрева. Искусственный интеллект сыграл ключевую роль в обработке большого объема данных, что позволило визуализировать движение каждого атома в процессе плавления. Таким образом, ученые впервые смогли наблюдать гексатическую фазу в действительности и описать ее характерные особенности.
Исследование привело к двум значимым выводам. Первый заключается в том, что промежуточная фаза действительно существует: перед полным расплавлением материал временно принимает гексатическую структуру. Второе открытие касается механизмов плавления: вопреки прежним представлениям, переход из гексатического состояния в жидкое происходит скачкообразно, как быстрое таяние льда. Эти находки требуют пересмотра существующих теорий и предлагают новое понимание фазовых переходов в двумерных материалах.
Полученные результаты способствуют более глубокому пониманию процессов, происходящих в сверхмалых объемах вещества, и имеют большое значение для следующего поколения технологий, включая разработку миниатюрных устройств и инновационных материалов. Кроме того, работа демонстрирует перспективность синергии методов микроскопии высокого разрешения с искусственным интеллектом, что создает мощный инструмент для изучения сложных явлений на молекулярном уровне.
Тем временем в России разработано покрытие «первых стенок» термоядерных реакторов. Подробнее об этом рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.
Фото: hi-tech.mail.ru