Omkring 1952 udviklede den berømte matematiker Alan Turing en konceptuel model til at forklare processen
Mønster dannelse er også meget brugt ikunstige systemer og industri, især inden for metallurgi. Der er et helt område kaldet "metallografi", som er specialiseret i undersøgelse af mikroskala strukturer og sammensætninger af metaller og legeringer. Hvis du deler en multikomponentlegering og ser på dens tværsnit, er det sandsynligt, at du vil se skiftende striber eller overlappende pletter på forskellige metalkomponenter. På trods af at strukturen og modellerne for størkning af flydende legeringer har været kendt i lang tid, har fænomenet med dannelsen af deres overflademønster været uudforsket i lang tid.
Jialuo Han, UNSW
Forskere undersøgte nøjagtigt hvilke typer mønstrefindes på overfladen af størknede metallegeringer. Holdet anvendte to-komponent metalliske blandinger: galliumbaserede legeringer indeholdende små mængder vismut. Disse legeringer smelter let i hånden, hvilket gør eksperimentel observation og kontrol lettere.
”Vi kunne observere hærdningsprocessenoverflade under et konventionelt optisk mikroskop, og jeg blev overrasket, da jeg første gang så størkningsfronten på overfladen af det flydende metal, hvilket skaber kontinuerlige mønstre bagved det,” sagde Dr. Jianbo Tang, hovedforfatter af papiret.
Ved hjælp af elektronmikroskoper studerede forskerestærkt ordnede mønstre, herunder interlaced striber, buede fibre, dot arrays og nogle eksotiske strip og dot hybrider. Forskerne blev overraskede over, at indholdet af vismut med en lav koncentration i overfladegruppen steg betydeligt under dannelsen af disse strukturer. En sådan overfladeberigelse, der findes i denne undersøgelse, er i strid med konventionelle metallurgiske koncepter.
Forskere har knyttet det opdagede fænomenstørkning med en unik overfladestruktur af flydende metaller, og supercomputere blev brugt til at simulere denne proces. I computersimuleringer akkumuleres få vismutatomer, tilsyneladende tilfældigt i havet af galliumatomer, på legeringsoverfladen.
”Dette tidligere ignorerede fænomenOverfladesolidering forbedrer vores grundlæggende forståelse af flydende metallegeringer og deres faseovergangsprocesser. Denne selvstændige overfladeproces kan bruges som et tegneværktøj til at designe metalstrukturer og skabe enheder til avancerede applikationer i fremtidig elektronik og optik, ”tilføjede professor Kurosh Kalantar-Zade, medforfatter til undersøgelsen.