Det är bara ett par molekyler tjockt, och kunde inte vara tunnare:glasplattan som forskare vid University of Ulm och Cornell University har upptäckt av en slump. Denna upptäckt har nu erkänts som ett världsrekord med ett bidrag i Guinness World Records 2014. "Även om glas verkligen är genomskinligt, de enskilda kisel- och syreatomerna kan göras synliga under elektronmikroskopet", förklarar Ute Kaiser. Professorn i experimentell fysik leder materialvetenskapens elektronmikroskopigrupp vid universitetet i Ulm. Hon är fortfarande fascinerad av denna mycket speciella upptäcktsresa, som har tagit mer än ett år:"Steg för steg har vi, genom våra experiment och reflektioner, reda ut materialets hemligheter, och det här var otroligt spännande. En riktig vetenskapsthriller."

Simon Kurasch, på den tiden fortfarande en doktorand som studerade för en doktorsexamen under Ute Kaiser vid University of Ulm, undersökte atomstrukturen hos ett grafenprov under ett extremt högupplöst transmissionselektronmikroskop. Detta är ett monolager som endast består av kolatomer vars hexagonala atomstruktur påminner om en bikaka och för vars upptäckt Nobelpriset delades ut 2010. I själva verket, detta hade varit en rutinundersökning för fysikern. Men vid närmare granskning upptäckte den unge forskaren en tidigare osynlig och helt oväntad struktur:"Det är både underbart ordnat och samtidigt fullständigt kaotiskt" är hur Kurasch beskriver detta tillfälliga fynd. Ett extremt tunt lager av ett okänt ämne hade bildats på grafenet. Förfrågningar gjorda till Max-Planck-Institute for Solid State Research i Stuttgart, som hade framställt grafenet på kopparfilm i en kvartsglasfodrad ugn enligt en standardmetod, väckte misstro. Teamet av forskare där, organiserad kring solid state nanofysikern Dr Jurgen Smet, kunde till en början inte förstå detta fynd.

Ulm-fysikern vände sig till fysikprofessorn David Muller, hennes kollega i vetenskap under många år och direktören för Kavli Institute for Nanoscale vid Cornell University (NY). Kanske skulle hans team i delstaten New York kunna bidra med mycket högupplöst bildbehandling och spektroskopisk data om materialets kemiska natur. Muller höll med. Ett fyra man starkt tysk-amerikanskt team av forskare inrättades, bestående av de två Ulm-forskarna tillsammans med Muller och Pinshane Huang, hans doktorand studerar för en doktorsexamen; teamet hade gemensamt bedrivit forskning vid Cornell University under en tid. Muller pekade snart resultatet på en kisel-syreförening. Ytterligare ledtrådar söktes snabbt för att förklara den exakta kemiska sammansättningen av det mystiska materialet. Det visade sig att det ultratunna lagret bestod av kiseldioxid, dvs glas. Med sin speciella atomstruktur, detta amorfa material förbryllar fortfarande det vetenskapliga samfundet. Som ett resultat, det var fortfarande en fråga för den internationella gruppen fysiker att klargöra glasskivans molekylära konfiguration.

Ute Kaiser sökte därför råd från sina finska kollegor. Dr Arkady Krasheninnikov vid Aalto-universitetet i Helsingfors, en beprövad expert på att beräkna stabiliteten hos atombindningar, kunde till slut visa med sina kollegor att kiseldioxid får den mest stabila möjliga konfigurationen i två lager, dvs ett "dubbelt lager". "Så det visade sig av alla analytiska och teoretiska resultat tillsammans att vi hade hittat den tunnaste tänkbara glasskivan, som alltså faktiskt var tvådimensionell", enligt teamet. Forskare kunde därmed för första gången få en tydlig inblick i atomstrukturen hos detta speciella material.

Glas är ett "amorft" material, som, även om de har de fysikaliska egenskaperna hos ett fast ämne, uppvisar i sin atomära struktur egenskaper hos både vätskor och fasta ämnen. "Om elektronmikroskopbilder undersöks, man kan se ett lager av oregelbundna och disparata polygoner. Det ser ut som en trasmatta som mestadels består av femhörningar, hexagoner, heptagoner och oktagoner", förklarar Ulm-elektronmikroskopiexperten Ute Kaiser. "Med våra resultat, vi kunde överraskande nog bekräfta en terapi formulerad av W.H. Zachariasen tillbaka 1932". Nätverkshypotesen formulerad av den norsk-amerikanske fysikern angående glasets atomära struktur, I breda termer, att glas är i sin grundläggande atomstruktur – bestående av SiO4-tetraedrar – som liknar kristall, med den enda skillnaden är att dessa tetraedrar är anslutna till varandra mycket mer slumpmässigt än i mycket regelbundet organiserade kristaller, så att arrangemanget framstår som mycket mer oregelbundet.

Denna vetenskapliga "thriller", vars resultat publicerades i Nanobokstäver tillbaka 2012, fick också ett dubbelt lyckligt slut för det internationella forskarteamet. Teamet lyckades inte bara identifiera det tunnaste tänkbara glaset utan det löste också ett tidigare olöst materialvetenskapligt pussel. Slutligen, Frågan om glasets atomära struktur är inte bara en av den oorganiska vetenskapens stora frågor utan också ett av fysikens största analytiska problem. Posten i Guinness-boken är alltså välförtjänt.