Okolo roku 1952 slávny matematik Alan Turing vyvinul konceptuálny model na vysvetlenie procesu
Tvorba vzorov je tiež široko používaná vumelé systémy a priemysel, najmä v oblasti metalurgie. Existuje celá oblasť zvaná „metalografia“, ktorá sa špecializuje na štúdium štruktúr a zloženia kovov a zliatin v mikroskopickom meradle. Ak rozdelíte viaczložkovú zliatinu a pozriete sa na jej prierezy, je pravdepodobné, že v reze uvidíte striedavé pruhy alebo prekrývajúce sa škvrny rôznych kovových komponentov. Avšak napriek skutočnosti, že štruktúra a modely tuhnutia kvapalných zliatin sú známe už dlho, fenomén tvorby ich povrchového vzoru zostal dlho nepreskúmaný.
Jialuo Han, UNSW
Vedci presne skúmali, aké typy vzorovsa nachádzajú na povrchu stuhnutých kovových zliatin. Tím použil dvojzložkové kovové zmesi: zliatiny na báze gália obsahujúce malé množstvo bizmutu. Tieto zliatiny sa ľahko topia v ruke, čo uľahčuje experimentálne pozorovanie a kontrolu.
„Mohli sme pozorovať proces kaleniapovrchu pod bežným optickým mikroskopom a bol som prekvapený, keď som prvýkrát videl predok tuhnutia na povrchu tekutého kovu, ktorý za ním vytváral súvislé vzory,“ povedal Dr. Jianbo Tang, hlavný autor článku.
Vedci študovali pomocou elektrónových mikroskopovvysoko usporiadané vzory vrátane striedajúcich sa pruhov, zakrivených vlákien, bodových polí a niektorých exotických prúžkov a bodových hybridov. Vedcov prekvapilo, že počas formovania týchto štruktúr sa významne zvýšil obsah bizmutu s nízkou koncentráciou v povrchovej oblasti. Takéto povrchové obohatenie, ktoré sa nachádza v tejto štúdii, je v rozpore s konvenčnými metalurgickými koncepciami.
Vedci spojili objavený javtuhnutie s jedinečnou povrchovou štruktúrou tekutých kovov a na simuláciu tohto procesu boli použité superpočítače. V počítačových simuláciách sa na povrchu zliatiny nahromadilo niekoľko atómov bizmutu, ktoré sa zjavne náhodne pohybovali v mori atómov gália.
"Tento predtým ignorovaný jav."Tuhnutie povrchu zlepšuje naše základné pochopenie tekutých kovových zliatin a ich procesov fázového prechodu. Tento samostatný povrchový proces je možné použiť ako kresliaci nástroj na navrhovanie kovových konštrukcií a vytváranie zariadení pre pokročilé aplikácie v budúcej elektronike a optike, “dodal profesor Kurosh Kalantar-Zade, spoluautor štúdie.