حوالي عام 1952، طور عالم الرياضيات الشهير آلان تورينج نموذجًا مفاهيميًا لشرح العملية
يستخدم تشكيل الأنماط أيضًا على نطاق واسع فيالأنظمة الصناعية والصناعة ، وخاصة في مجال علم المعادن. هناك مجال كامل يسمى "علم المعادن" ، وهو متخصص في دراسة الهياكل الدقيقة والتركيبات من المعادن والسبائك. إذا قمت بتقسيم سبيكة متعددة المكونات ونظرت إلى مقاطعها العرضية ، فمن المحتمل أن ترى خطوطًا بديلة أو نقاطًا متداخلة لمكونات معدنية مختلفة في القطع. ومع ذلك ، على الرغم من حقيقة أن بنية ونماذج تصلب السبائك السائلة معروفة لفترة طويلة ، إلا أن ظاهرة تكوين نمط سطحها ظلت غير مستكشفة لفترة طويلة.
جيالو هان ، جامعة نيو ساوث ويلز
فحص الباحثون بالضبط أنواع الأنماطتوجد على سطح سبائك معدنية صلبة. استخدم الفريق خلائط معدنية مكونة من عنصرين: سبائك أساسها الغاليوم تحتوي على كميات صغيرة من البزموت. تذوب هذه السبائك بسهولة في اليد ، مما يسهل المراقبة والتحكم التجريبيين.
"يمكننا ملاحظة عملية التصلبوقال الدكتور جيانبو تانغ، المؤلف الرئيسي للورقة البحثية: "يظهر السطح تحت المجهر الضوئي التقليدي، وقد فوجئت عندما رأيت لأول مرة واجهة التصلب على سطح المعدن السائل، مما يخلق أنماطًا مستمرة خلفه".
باستخدام المجاهر الإلكترونية ، درس العلماءأنماط مرتبة عالية بما في ذلك الخطوط المتناوبة ، والألياف المنحنية ، والمصفوفات النقطية ، وبعض الهجينة الشريطية والنقطية الغريبة. تفاجأ الباحثون من أنه أثناء تكوين هذه الهياكل ، زاد محتوى البزموت بتركيز منخفض في منطقة السطح بشكل ملحوظ. مثل هذا التخصيب السطحي الموجود في هذه الدراسة يتعارض مع المفاهيم المعدنية التقليدية.
ربط الباحثون الظاهرة المكتشفةالتصلب مع بنية سطح فريدة من المعادن السائلة ، واستخدمت أجهزة الكمبيوتر العملاقة لمحاكاة هذه العملية. في عمليات المحاكاة الحاسوبية ، تتراكم ذرات البزموت الصغيرة ، على ما يبدو ، تتحرك بشكل عشوائي في بحر ذرات الغاليوم ، على سطح السبيكة.
هذه الظاهرة التي تم تجاهلها سابقايعمل التصلب السطحي على تحسين فهمنا الأساسي للسبائك المعدنية السائلة وعمليات انتقالها الطورية. يمكن استخدام عملية السطح القائمة بذاتها كأداة رسم لتصميم الهياكل المعدنية وإنشاء أجهزة للتطبيقات المتقدمة في الإلكترونيات والبصريات المستقبلية "، أضاف البروفيسور كوروش كالانتار زاده ، المؤلف المشارك للدراسة.