低维体系中的相变问题是凝合态物理中的一个基础性课题。与三维材料比拟，二维材料由于热涨落显耀增强、配位数裁减，发达出内容上不同的热力学与结构作为。降维最深切的影响之一体现时溶解历程上：三维固体频频通过一级相变径直转机为液体，而表面接头恒久瞻望二维晶体的溶解可能阅历一个称为六角相(hexatic phase)的中间态。

可是，六角相的施行不雅测恒久局限于软物资体系或弱互相作用的准二维系统。发表在《科学》题为 《Hexatic phase in covalent two-dimensional silver iodide》 的最新接头初度在强键合、共价特征较着的原子级二维晶体中径直不雅测到六角相，组成了该规模的繁重突破。这一兑现不仅考证了恒久存在的表面预言，也显耀拓展了东谈主们对确凿二维材料中相变机制的归拢。

1. 表面配景：二维溶解的“两步走”预言

在传统的三维物理学中，冰变成水频频是“一阶相变”：一朝达到熔点，物资会径直从有序的固体跃迁到无序的液体。可是，在原子级薄的二维全国中，物理端正发生了变化。

1970 年代，物理学家 Kosterlitz、Thouless、Halperin、Nelson 和 Young 冷落了闻明的 KTHNY 表面。该表面预言，二维晶体的溶解不是一步到位的，而是分两个络续阶段完成的：

固体→六角相：晶体由于拓扑劣势（位错偶极子）的解绑，失去了平移序（原子不再处于规矩的网格点上），但仍保留取向序（原子的罗列标的已经一致）。

六角相→液体：进一步加热导致旋转对称性也被冲破，物资透澈变为各项同性的液体。

尽管这一表面在胶体颗粒、磁性球体等宏不雅模子中得回了部分阐述，但在具有强共价键纠合简直凿原子晶体中，六角相是否确凿存在一直是物理学界争论不断的悬案。

2. 施行突破：石墨烯“三明治”与 AI 跟踪

接头团队濒临的最大挑战是二维晶体在高温下的至极不踏实。单层碘化银（AgI）在接近熔点时极易蒸发或塌缩。

纳米封装本领

为了责罚这一难题，接头者成就了一种石墨烯封装本领。他们将单层AgI夹在两层石墨烯之间，酿成一个“纳米三明治”。

物理约束：石墨烯不仅能贯注AgI蒸发，还能提供眇小的空间压力，踏实其结构。

透明不雅测：石墨烯对电子束险些透明，允许接头东谈主员使用扫描透射电子显微镜（STEM）以原子级区分率不雅察里面AgI的教悔。

AI 缓助的原子识别

施行在卓越1100℃的极高温度下进行。在这种高温下，原子教悔极快，产生的图像噪声雄壮。接头团队附近历练好的卷积神经收集（CNN），从洪水横流帧显微镜图像中及时定位每一个Ag和I原子的坐标，从而精准研讨出其空间连络函数。

3. 中枢发现：捕捉“芜杂中的法度”

通过分析原子位置，接头团队在AgI都备溶解前约25℃的极窄温度区间内，获胜捕捉到了六角相的特征。

六角相的左证

接头东谈主员通过数学器用讲明了该相的存在：

平移序的丢失：径向散布函数g(r)败露原子间距变得赶快，像液体通常失去了长程的格子罗列。

取向序的保留： 六角取向连络函数g₆(r)已经呈现出渐渐的代数衰减。这意味着，天然原子在乱动，但淌若你看它们互相之间的连线，这些连线的角度已经倾向于指向特定的六个标的。

“搀和溶解”机制

该论文最令东谈主惊诧的发现是，确凿的二维溶解并不都备合适联想的 KTHNY 模子。施行败露：

第一步（固体到六角相）是络续的，合适表面。

第二步（六角相到液体）却是突发的一阶相变，近似于宏不雅冰的溶解。这种“搀和”机制冲破了当年合计二维溶解必须是全络续历程的固有阐明。

4. 科学兴味与改日应用

该项接头不仅是基础物理学的一猛进展，也为材料科学带来了新的视角：

阐述了KTHNY表面的普适性：讲明了拓扑劣势在决定物资情状中的中枢作用，不论是在宏不雅胶体如故微不雅原子循序。

极点环境下的踏实性：AgI在石墨烯保护下发达出的超高熔点（远高于散装AgI的660℃），为缠绵耐高温纳米器件提供了新想路。

二维电子学的挑战：归拢了二维材料在受热时的相位演变，有助于咱们瞻望改日高性能二维芯片在负载过热时的结构踏实性。

转头

这项责任将先进的纳米加工、原位电镜不雅察与东谈主工智能分析相纠合，终于让物理学家梗概“亲眼看到”阿谁介于坚贞与流动之间的奇异相位。它告诉咱们，二维全国的法度比咱们设想的愈加玄机且坚强。