Bilim dünyası, maddenin halleri üzerine yapılan çalışmalarda tarihi bir dönüm noktasına şahitlik ediyor. Viyana Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, katı ve sıvı arasında yer alan ve ‘heksatik faz’ olarak adlandırılan nadir bir durumu, atomik incelikteki bir kristalde doğrudan gözlemlemeyi başardı.
Saygın bilim dergisi Science'da yayımlanan çalışma, ultra ince malzemelerin davranışlarını anlamada yeni bir kapı aralarken, mevcut teorik beklentilerin de ötesine geçen sonuçlar ortaya koydu.
TEORİDEN GERÇEĞE: 1970'LERDEN GÜNÜMÜZE
Günlük hayatta kullandığımız üç boyutlu malzemelerde (metal, buz vb.) erime, belirli bir sıcaklıkta aniden gerçekleşir. Ancak malzeme iki boyutlu (atomik) inceliğe indiğinde süreç değişiyor. 1970'lerde teorik olarak öne sürülen ‘heksatik faz’, maddenin katı ve sıvı özelliklerini aynı anda taşıdığı hibrit bir ara durum olarak tanımlanıyor.
Bu fazda parçacıklar arasındaki mesafe sıvıdaki gibi düzensizleşirken, aralarındaki açılar katıdaki gibi düzenli kalıyor. Bugüne kadar sadece basit modellerde (polistiren küreler gibi) gözlemlenen bu durum, ilk kez güçlü kimyasal bağlara sahip gerçek bir malzemede, gümüş iyodür (AgI) kristallerinde kanıtlandı.
YAPAY ZEKA VE 'GRAFEN SANDVİÇ' TEKNİĞİ
Araştırmacılar, bu hassas süreci izleyebilmek için özel bir düzenek geliştirdi. Gümüş iyodür tabakası, iki grafen katmanı arasına yerleştirilerek koruyucu bir ‘sandviç’ yapı oluşturuldu. Bu yöntem, kristalin bozulmadan erimesine olanak tanıdı.
Numune, taramalı iletim elektron mikroskobu (STEM) ile 1100 °C'nin üzerine kadar ısıtıldı. Çalışmanın kıdemli yazarı Kimmo Mustonen, sürecin zorluğunu şu sözlerle ifade etti: "Sinir ağları gibi yapay zekâ araçları kullanılmadan, erime sırasındaki tüm bu tek tek atomların hareketini izlemek ve analiz etmek imkansız olurdu."
MEVCUT TEORİLERLE ÇELİŞEN SONUÇLAR
Yapay zeka destekli analizler, gümüş iyodürün erime noktasının yaklaşık 25 °C altında, kristalin belirgin bir heksatik faza girdiğini gösterdi. Ancak çalışma, bilimsel literatürdeki yerleşik teorilere meydan okuyan bir bulguyu da beraberinde getirdi.
Mevcut modeller, hem katıdan heksatik hale hem de heksatik halden sıvı hale geçişin ‘yumuşak/kademeli’ olacağını öngörüyordu. Oysa Viyana ekibi, heksatik halden sıvı hale geçişin, tıpkı buzun erimesi gibi aniden gerçekleştiğini tespit etti.
Viyana Teknik Üniversitesi’nden (TU Wien) David Lamprecht, "Bu durum, iki boyutlu kristallerde erimenin düşündüğümüzden çok daha karmaşık olduğunu kanıtlıyor" değerlendirmesinde bulundu. Keşif, nanoteknoloji ve malzeme biliminde yeni ufuklar açacak nitelikte görülüyor.
