二维原子晶体首现固液中间态

科技日报北京12月9日电（记者刘霞）奥地利维也纳大学科学家主导的一个国际团队在研究仅有一个原子厚的二维晶体材料时，首次直接观察到一种介于固体与液体之间的奇特状态——“六角相”。这一发现不仅深化了科学家对相变过程的理解，也为研究原子尺度材料拓展了全新方向。相关论文发表于新一期《科学》杂志。

日常生活中，冰融化成水是典型的固态向液态转变过程，几乎所有三维材料均遵循这一规律。然而，当材料厚度减小至近乎二维时，融化过程却变得不同寻常：在固、液两相之间，浮现出一种新的中间态，即“六角相”。

早在20世纪70年代，科学家便已预测到“六角相”的存在。它兼具液态与固态的部分特征：颗粒间距如液体般无序，而结构角度却像固体那样保持有序。此前，科学家仅能在较大模型系统（如聚苯乙烯球）中观测到这一物相，而它是否也存在于日常的强结合材料中，一直是未解之谜。

在本次研究中，团队首次在原子级薄层碘化银（AgI）晶体中捕捉到该状态。

团队借助人工智能神经网络，对数千张高分辨率图像中的原子轨迹进行追踪。通过大量模拟数据训练后，网络能精准解析实验图像。结果显示，在低于碘化银熔点约25℃的狭窄温区内，清晰出现了“六角相”。进一步的电子衍射检测也证实了该中间态在二维强结合材料中确实存在。

令人意外的是，实验发现，固体到六角相的转变是连续的，而六角相到液体的转变却是突变的，类似于冰与水之间的快速相变。这表明，二维共价晶体的熔化机制远比以往认知更为复杂。