Intorno al 1952, il famoso matematico Alan Turing sviluppò un modello concettuale per spiegare il processo
La formazione del modello è anche ampiamente utilizzata insistemi artificiali e industria, soprattutto nel campo della metallurgia. Esiste un'intera area chiamata "metallografia", specializzata nello studio di strutture in microscala e composizioni di metalli e leghe. Se dividi una lega multicomponente e guardi le sue sezioni trasversali, è probabile che vedrai strisce alternate o punti sovrapposti di diversi componenti metallici nel taglio. Tuttavia, nonostante la struttura ei modelli di solidificazione delle leghe liquide siano noti da molto tempo, il fenomeno della formazione del loro modello superficiale è rimasto a lungo inesplorato.
Jialuo Han, UNSW
I ricercatori hanno esaminato esattamente quali tipi di patternsi trovano sulla superficie delle leghe metalliche solidificate. Il team ha utilizzato miscele metalliche bicomponenti: leghe a base di gallio contenenti piccole quantità di bismuto. Queste leghe si sciolgono facilmente nella mano, facilitando l'osservazione e il controllo sperimentale.
"Siamo stati in grado di osservare la solidificazione della superficie con un microscopio ottico convenzionale e sono rimasto sorpreso quando ho visto il fronte per la prima voltasolidificazione sulla superficie del metallo liquido, creando modelli continui dietro di esso", affermaDr. Jianbo Tang, autore principale dell'articolo.
Usando microscopi elettronici, gli scienziati hanno studiatomodelli altamente ordinati, comprese strisce intrecciate, fibre curve, array di punti e alcuni ibridi di strisce e punti esotici. I ricercatori sono rimasti sorpresi dal fatto che durante la formazione di queste strutture, il contenuto di bismuto con una bassa concentrazione nella regione della superficie è aumentato in modo significativo. Tale arricchimento superficiale riscontrato in questo studio è contrario ai concetti metallurgici convenzionali.
I ricercatori hanno collegato il fenomeno scopertosolidificazione con una struttura superficiale unica di metalli liquidi e supercomputer sono stati utilizzati per simulare questo processo. Nelle simulazioni al computer, pochi atomi di bismuto, apparentemente in movimento in modo casuale nel mare di atomi di gallio, si sono accumulati sulla superficie della lega.
“Questo fenomeno precedentemente ignoratoLa solidificazione superficiale migliora la nostra comprensione fondamentale delle leghe metalliche liquide e dei loro processi di transizione di fase. Questo processo di superficie autonomo può essere utilizzato come strumento di disegno per progettare strutture metalliche e creare dispositivi per applicazioni avanzate nell'elettronica e nell'ottica del futuro ", ha aggiunto il professor Kurosh Kalantar-Zade, coautore dello studio.