科学者はゼブラまたはヒョウのパターンを持つ金属液体合金を発見します

1952 年頃、有名な数学者アラン チューリングは、このプロセスを説明する概念モデルを開発しました。

２成分系のパターンの形成。このようなパターンは、今後チューリング パターンとも呼ばれます。

パターン形成は、特に冶金学の分野における人工システムと産業。 「メタログラフィー」と呼ばれる領域全体があり、マイクロスケールの構造と金属および合金の組成の研究を専門としています。多成分合金を分割してその断面を見ると、カット内に異なる金属成分の交互のストライプまたは重なり合うスポットが見られる可能性があります。しかし、液体合金の固化の構造とモデルは長い間知られているという事実にもかかわらず、それらの表面パターンの形成の現象は長い間未踏のままでした。

Jialuo Han、UNSW

研究者は正確にどのタイプのパターンを調べました固化した金属合金の表面に見られます。チームは2成分の金属混合物を使用しました：少量のビスマスを含むガリウムベースの合金。これらの合金は手で溶けやすく、実験的な観察と制御が容易になります。

「硬化過程を観察することができました」液体金属の表面に凝固フロントがあり、その背後に連続的なパターンが形成されているのを初めて見たときは驚きました」と論文の筆頭著者である Jianbo Tang 博士は述べています。

電子顕微鏡を使用して、科学者は研究しました交互のストライプ、湾曲したファイバー、ドットアレイ、およびいくつかのエキゾチックなストリップとドットのハイブリッドを含む高度に秩序化されたパターン。研究者たちは、これらの構造の形成中に、表面領域に低濃度のビスマスの含有量が大幅に増加したことに驚いた。この研究で見つかったそのような表面濃縮は、従来の冶金学的概念に反しています。

研究者は発見された現象をリンクしました液体金属の独特の表面構造による固化、およびスーパーコンピューターを使用してこのプロセスをシミュレートしました。コンピューターシミュレーションでは、ガリウム原子の海をランダムに移動していると思われるビスマス原子が合金表面に蓄積していました。

「これまで無視されていたこの現象表面固化により、液体金属合金とその相転移プロセスに関する基本的な理解が深まります。この自己完結型の表面プロセスは、金属構造を設計し、将来の電子機器や光学機器の高度なアプリケーション向けのデバイスを作成するための描画ツールとして使用できます」と、この研究の共著者であるKuroshKalantar-Zade教授は付け加えました。