Alrededor de 1952, el famoso matemático Alan Turing desarrolló un modelo conceptual para explicar el proceso.
La formación de patrones también se usa ampliamente ensistemas artificiales e industria, especialmente en el campo de la metalurgia. Existe todo un área llamada "metalografía", que se especializa en el estudio de estructuras a microescala y composiciones de metales y aleaciones. Si divide una aleación multicomponente y observa sus secciones transversales, es probable que vea rayas alternas o puntos superpuestos de diferentes componentes metálicos en el corte. Sin embargo, a pesar de que la estructura y los modelos de solidificación de las aleaciones líquidas se conocen desde hace mucho tiempo, el fenómeno de la formación de su patrón de superficie ha permanecido inexplorado durante mucho tiempo.
Jialuo Han, UNSW
Los investigadores examinaron exactamente qué tipos de patronesse encuentran en la superficie de las aleaciones metálicas solidificadas. El equipo utilizó mezclas metálicas de dos componentes: aleaciones a base de galio que contienen pequeñas cantidades de bismuto. Estas aleaciones se funden fácilmente en la mano, lo que facilita la observación y el control experimentales.
“Pudimos observar el proceso de endurecimientosuperficie bajo un microscopio óptico convencional, y me sorprendió cuando vi por primera vez el frente de solidificación en la superficie del metal líquido, creando patrones continuos detrás de él”, dijo el Dr. Jianbo Tang, autor principal del artículo.
Usando microscopios electrónicos, los científicos estudiaronpatrones muy ordenados, que incluyen rayas entrelazadas, fibras curvas, arreglos de puntos y algunos híbridos de puntos y tiras exóticos. Los investigadores se sorprendieron de que durante la formación de estas estructuras, el contenido de bismuto con una baja concentración en la región de la superficie aumentara significativamente. Tal enriquecimiento superficial encontrado en este estudio es contrario a los conceptos metalúrgicos convencionales.
Los investigadores han vinculado el fenómeno descubiertosolidificación con una estructura de superficie única de metales líquidos, y se utilizaron supercomputadoras para simular este proceso. En simulaciones por computadora, pocos átomos de bismuto, aparentemente moviéndose al azar en el mar de átomos de galio, se acumularon en la superficie de la aleación.
"Este fenómeno previamente ignoradoLa solidificación de la superficie mejora nuestra comprensión fundamental de las aleaciones de metales líquidos y sus procesos de transición de fase. Este proceso de superficie autónomo se puede utilizar como una herramienta de dibujo para diseñar estructuras metálicas y crear dispositivos para aplicaciones avanzadas en electrónica y óptica del futuro ”, añadió el profesor Kurosh Kalantar-Zade, coautor del estudio.