Noin vuonna 1952 kuuluisa matemaatikko Alan Turing kehitti käsitteellisen mallin prosessin selittämiseksi
Kuvion muodostumista käytetään myös laajaltikeinotekoiset järjestelmät ja teollisuus, erityisesti metallurgian alalla. On olemassa koko alue, jota kutsutaan "metallografiaksi", joka on erikoistunut metallien ja seosten mikroskooppirakenteiden ja koostumusten tutkimiseen. Jos jaat monikomponenttiseoksen ja katsot sen poikkileikkauksia, on todennäköistä, että leikkauksessa näkyy vaihtelevia raitoja tai päällekkäisiä täpliä eri metallikomponenteista. Huolimatta siitä, että nesteseosten rakenne ja jähmettymismallit ovat olleet tunnettuja jo pitkään, niiden pintakuvion muodostumisen ilmiö on pysynyt pitkään tutkimatta.
Jialuo Han, UNSW
Tutkijat tutkivat tarkalleen minkä tyyppisiä mallejaovat kiinteytettyjen metalliseosten pinnalla. Tiimi käytti kaksikomponenttisia metalliseoksia: galliumpohjaisia seoksia, jotka sisältävät pieniä määriä vismuttia. Nämä seokset sulavat helposti kädessä, mikä helpottaa kokeellista havainnointia ja hallintaa.
"Pystyimme tarkkailemaan pinnan jähmettymistä tavanomaisella optisella mikroskoopilla, ja olin yllättynyt, kun näin keulan ensimmäistä kertaajähmettyminen nestemäisen metallin pinnalle luoden jatkuvia kuvioita sen taakse", sanooTri Jianbo Tang, tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja.
Elektronimikroskooppeja käyttäen tutkijat tutkivaterittäin järjestetyt kuviot, kuten lomitetut raidat, kaarevat kuidut, pistetaulukot ja jotkut eksoottiset nauhat ja pistehybridit. Tutkijat olivat yllättyneitä siitä, että näiden rakenteiden muodostumisen aikana matalan konsentraation omaavan vismuttin pitoisuus pinta-alueella kasvoi merkittävästi. Tällainen tässä tutkimuksessa havaittu pinnan rikastus on vastoin tavanomaisia metallurgisia käsitteitä.
Tutkijat ovat linkittäneet löydetyn ilmiönkiinteytyminen ainutlaatuisella nestemäisten metallien pintarakenteella, ja supertietokoneita käytettiin tämän prosessin simulointiin. Tietokonesimulaatioissa seoksen pinnalle kertyi muutama vismuttiatomi, ilmeisesti satunnaisesti liikkuva galliumatomien meressä.
”Tämä aiemmin sivuutettu ilmiöPinnan jähmettyminen parantaa perustavanlaatuista ymmärrystämme nestemäisistä metalliseoksista ja niiden vaihesiirtymisprosesseista. Tätä itsenäistä pintaprosessia voidaan käyttää piirtotyökaluna metallirakenteiden suunnittelussa ja laitteiden luomisessa kehittyneille sovelluksille tulevassa elektroniikassa ja optiikassa ", lisäsi tutkimuksen professori Kurosh Kalantar-Zade.