Por volta de 1952, o famoso matemático Alan Turing desenvolveu um modelo conceitual para explicar o processo
A formação de padrões também é amplamente utilizada emsistemas artificiais e indústria, especialmente no campo da metalurgia. Existe toda uma área chamada "metalografia", que se especializou no estudo de estruturas e composições em microescala de metais e ligas. Se você dividir uma liga com vários componentes e observar suas seções transversais, é provável que veja listras alternadas ou pontos sobrepostos de diferentes componentes de metal no corte. Porém, apesar de a estrutura e os modelos de solidificação de ligas líquidas serem conhecidos há muito tempo, o fenômeno da formação de seu padrão superficial há muito permanece inexplorado.
Jialuo Han, UNSW
Os pesquisadores examinaram exatamente quais tipos de padrõessão encontrados na superfície de ligas metálicas solidificadas. A equipe usou misturas metálicas de dois componentes: ligas à base de gálio contendo pequenas quantidades de bismuto. Essas ligas derretem facilmente na mão, tornando a observação experimental e o controle mais fáceis.
"Pudemos observar a solidificação da superfície sob um microscópio óptico convencional, e fiquei surpreso quando vi a frente pela primeira vezsolidificação na superfície do metal líquido, criando padrões contínuos por trás dele", dizDr. Jianbo Tang, autor principal do artigo.
Usando microscópios eletrônicos, os cientistas estudarampadrões altamente ordenados, incluindo listras entrelaçadas, fibras curvas, matrizes de pontos e algumas faixas exóticas e híbridos de pontos. Os pesquisadores se surpreenderam com o fato de que, durante a formação dessas estruturas, o teor de bismuto com baixa concentração na região superficial aumentou significativamente. Tal enriquecimento superficial encontrado neste estudo é contrário aos conceitos metalúrgicos convencionais.
Os pesquisadores relacionaram o fenômeno descobertosolidificação com uma estrutura de superfície única de metais líquidos, e supercomputadores foram usados para simular este processo. Em simulações de computador, poucos átomos de bismuto, aparentemente movendo-se aleatoriamente no mar de átomos de gálio, acumularam-se na superfície da liga.
“Este fenômeno anteriormente ignoradoA solidificação da superfície melhora nossa compreensão fundamental das ligas de metal líquido e seus processos de transição de fase. Este processo de superfície independente pode ser usado como uma ferramenta de desenho para projetar estruturas metálicas e criar dispositivos para aplicações avançadas em eletrônica e óptica do futuro ”, acrescentou o professor Kurosh Kalantar-Zade, coautor do estudo.