Después de una extensa investigación, Los científicos del Departamento de Química de la Universidad de Oxford han encontrado evidencia experimental que arroja nueva luz sobre la fusión de sustancias bidimensionales. Los hallazgos del estudio podrían usarse para respaldar mejoras tecnológicas en materiales de película delgada como el grafeno.

Investigadores del grupo del profesor Roel Dullens del Departamento de Química de Oxford han dilucidado experimentalmente cómo se produce la fusión de un sólido bidimensional de esferas duras. Con este trabajo resuelven uno de los problemas más importantes pero aún pendientes de la ciencia de la materia condensada. Además, Estos resultados proporcionan la piedra angular para una mayor comprensión y desarrollo de materiales bidimensionales.

Derritiendo, la transición de fase en la que una sustancia pasa de sólido a líquido, se entiende ampliamente en términos básicos. Pero a pesar de que se encuentran con regularidad en la vida cotidiana, (ya sea en el lugar de trabajo, hogar o mundo natural), Los científicos llevan mucho tiempo tratando de comprender el proceso de fusión a un nivel fundamental.

La fusión de un sólido en un líquido es uno de los fenómenos científicos más comúnmente experimentados. Sin embargo, comprender esta transformación es especialmente misterioso para los sólidos en dos dimensiones. Aquí, la célebre teoría de Kosterlitz-Thouless-Halperin-Nelson-Young (KTHNY) propone que un intermedio, estado parcialmente desordenado, llamado el 'hexático', existe entre el sólido y el líquido. Se ha hecho un esfuerzo sustancial para comprender estas transiciones 'topológicas', por la que Kosterlitz y Thouless recibieron el Premio Nobel de Física 2016. Sin embargo, para el sistema de interacción más simple de muchas partículas, esferas duras bidimensionales, Ha habido una asombrosa falta de consenso a pesar de que las primeras simulaciones se realizaron hace más de 60 años.

La Dra. Alice Thorneywork y sus colaboradores utilizaron microscopía óptica para estudiar monocapas de esferas duras de modelos coloidales (véase el recuadro 2) inclinadas en un ángulo pequeño para introducir un gradiente en la concentración de partículas. Para esferas duras, el comportamiento se rige solo por esta concentración, lo que les permitió identificar y caracterizar el líquido, hexático, y estados sólidos y la naturaleza de las transiciones entre ellos en un solo experimento. Los resultados muestran que la fusión se produce mediante una transición sólida-hexática continua seguida de una transición hexática-líquido de primer orden.