Výzkumníci NTC ZČU se podíleli na průlomu: v jednovrstvém jodidu stříbrném přímo zachytili hexatickou fázi — krátký 2D mezistav mezi pevným a kapalným, publikováno v Science.

Vědci z výzkumného centra NTC Západočeské univerzity v Plzni se podíleli na objevu, který posouvá chápání chování extrémně tenkých materiálů. Mezinárodní tým jako první přímo zachytil tzv. hexatickou fázi – krátký přechodový stav mezi pevným a kapalným skupenstvím, který se vyskytuje pouze ve dvou rozměrech.

Studie vyšla 4. prosince 2025 v prestižním časopise Science. Pro NTC jde o první článek v tomto periodiku. Podle ZČU byla klíčovou členkou týmu fyzička Viera Skákalová z NTC.

Na práci se podíleli autoři z pracovišť v Česku, Rakousku, Německu, Belgii, Polsku a na Slovensku. Výzkum vedla Vídeňská univerzita.

Co vědci pozorovali

Hexatická fáze je zvláštní mezistav: materiál už ztrácí „pevné“ pravidelné rozestupy, přitom si ale stále zachovává společnou orientaci uspořádání. V praxi to znamená, že krystal nepřejde do kapalného stavu náhle, ale projde krátkým přechodovým režimem.

Tým ji popsal u atomárně tenké vrstvy jodidu stříbrného (AgI). Objev se vyskytoval jen v úzkém teplotním rozmezí těsně před roztavením.

Proč je to důležité

Hexatická fáze byla dosud potvrzena především v modelových systémech. U běžných pevně vázaných materiálů na úrovni jednotlivých atomů zůstávala dlouho otevřenou otázkou. Nové měření tak doplňuje chybějící dílek do fyziky tání ve dvou rozměrech.

Výsledky navíc naznačují, že samotné tání ve 2D může být složitější, než se předpokládalo: vědci pozorovali plynulý přechod z pevného stavu do hexatické fáze, zatímco přechod z hexatické fáze do kapaliny byl náhlý.

Jak to dokázali zaznamenat

Klíčová byla experimentální metoda, která chránila extrémně tenký krystal před poškozením. Vědci vložili jednovrstvý jodid stříbrný mezi dvě vrstvy grafenu – vytvořili tak ochranné „sendvičové“ uspořádání. Konstrukce umožnila materiál zahřívat při zachování tvaru.

Proměnu sledovali v elektronovém mikroskopu s atomárním rozlišením při vysokých teplotách přesahujících 1 100 °C. K vyhodnocení velkého množství obrazových dat použili i metody strojového učení, které pomohly sledovat pohyb jednotlivých atomů.

Možné využití v praxi

Podle autorů může lepší porozumění chování dvourozměrných krystalů pomoci při přesnějším ladění vlastností ultratenkých materiálů. To je důležité například pro vývoj citlivějších senzorů, nové elektroniky nebo technologií v energetice.

NTC je součástí Západočeské univerzity v Plzni. Informace o výzkumném centru jsou také na webu NTC.