Un equipo de la Universidad de Viena ha logrado observar directamente uno de estos estados raros dentro de un cristal extremadamente delgado. Acoplando un microscopio electrónico de última generación con análisis mediante redes neuronales, los científicos siguieron en directo la fusión de un cristal de yoduro de plata envuelto en grafeno. Este método permitió captar las transformaciones a escala atómica en tiempo real.
En los materiales atómicamente delgados, la fusión no sigue las reglas familiares. Nuevas observaciones revelan un estado efímero y exótico entre sólido y líquido, remodelando la comprensión científica de las transiciones de fase en dos dimensiones.
Crédito: Imagen adaptada de Thuy An Bui, David Lamprecht y Kimmo Mustonen (2025), CC BY 4.0
Para todos nosotros, el paso del estado sólido al líquido parece instantáneo: el sólido se vuelve líquido. No obstante, para los materiales reducidos a casi dos dimensiones, el proceso puede resultar más gradual. Un estado transitorio, denominado fase hexática, puede entonces manifestarse. Mezcla atributos de los sólidos y los líquidos.
Hasta ahora, esta fase había sido examinada principalmente en sistemas modelo simplificados. El equipo internacional ha demostrado que también ocurre en materiales reales, unidos por enlaces químicos fuertes. Calentando progresivamente el cristal de yoduro de plata, registraron su paso por la fase hexática antes de la fusión total.
Los resultados indican que la transición del sólido a la fase hexática es continua, mientras que el paso de esta fase al líquido es súbito, contradiciendo algunas expectativas teóricas anteriores.
Este descubrimiento muestra la aportación de las tecnologías híbridas, como la microscopía electrónica y la inteligencia artificial, para superar los límites de la ciencia de materiales. Afina nuestra percepción de los comportamientos fundamentales en condiciones extremas, con posibles repercusiones en varios campos tecnológicos.
La fase hexática: un estado transitorio
La fase hexática es un estado de la materia que se sitúa entre el sólido y el líquido, particularmente visible en los materiales en dos dimensiones. Mientras que los sólidos presentan un arreglo atómico rígido y regular y los líquidos un gran desorden, esta fase muestra un orden parcial. Las distancias entre las partículas se vuelven irregulares, pero los ángulos entre vecinos conservan cierta organización, generando una estructura singular.
Este estado fue propuesto a nivel teórico en los años 1970, pero su detección en materiales reales seguía siendo ardua. Se analizaba principalmente en sistemas modelo, como ensamblajes de esferas de plástico, donde las interacciones son más simples. La fase hexática constituye una etapa importante en la comprensión de las transiciones de fase, indicando que la fusión puede ser un proceso en varias etapas más que un cambio brusco.
Para los materiales ultra-delgados, como los cristales atómicamente finos, la fase hexática aparece en un intervalo de temperatura restringido.