Четвертое состояние воды — ученые зафиксировали новую фазу материи

Ученые Венского университета впервые в истории зафиксировали редкую "гексатическую" фазу материи, которая появляется при плавлении атомарно тонких кристаллов. Результаты снимают многолетние споры о том, как ведут себя ультратонкие материалы при нагревании.

Об этом говорится в исследовании на Science.

Как плавятся двумерные кристаллы и что такое "гексатическая" фаза

В привычных условиях лед переходит в воду после достижения определенной температуры — без "остановок" между состояниями. Зато двумерные материалы могут проходить через промежуточный этап. В этом состоянии атомы уже располагаются хаотично, как в жидкости, но углы между частицами сохраняют упорядоченность — черту, присущую твердым телам.

Чтобы увидеть это на практике, исследователи создали образец в виде "сэндвича": слой йодида серебра поместили между двумя листами графена. Далее его нагревали специальным держателем до температуры более 1100 °C и наблюдали процесс через сканирующий электронный микроскоп (STEM), который позволяет различать отдельные атомы.

Объем информации во время съемки оказался настолько большим, что для анализа привлекли искусственный интеллект. Нейросеть обучили отслеживать движение тысяч атомов в режиме реального времени, благодаря чему удалось детально разобрать, как меняется структура материала при нагревании.

Анализ показал: примерно за 25 °C до полной точки плавления кристалл входит в гексатическую фазу — то самое промежуточное состояние со "смешанными" свойствами. При этом результаты частично разошлись с теориями 1970-х годов, которые предполагали, что все переходы в таких материалах должны происходить постепенно. На самом деле плавным оказался лишь переход из твердого состояния в промежуточное, тогда как выход из гексатической фазы в жидкую стадию происходит внезапно — подобно тому, как это происходит в обычных трехмерных материалах.

Напомним, в древности земные сутки длились примерно 19 часов — и такой ритм сохранялся не короткое время, а на протяжении почти всей геологической эпохи. Свежее исследование ученых свидетельствует, что скорость вращения Земли оставалась почти постоянной около миллиарда лет.

Также мы писали, что исследование лунной пыли, доставленной на Землю китайской миссией "Чанъэ-6", выявило неожиданный факт — наличие микроскопических частиц ржавчины. Ранее ученые считали, что на Луне отсутствуют условия для ее образования из-за недостатка кислорода.