Omkring 1952 utvecklade den berömde matematikern Alan Turing en konceptuell modell för att förklara processen
Mönsterbildning används också i stor utsträckning ikonstgjorda system och industri, särskilt inom metallurgi. Det finns ett helt område som kallas "metallografi", som är specialiserat på studier av mikroskala strukturer och sammansättningar av metaller och legeringar. Om du delar upp en multikomponentlegering och tittar på dess tvärsnitt är det troligt att du ser alternerande ränder eller överlappande fläckar av olika metallkomponenter i skäret. Trots det faktum att strukturen och modellerna för stelning av flytande legeringar har varit kända under lång tid har fenomenet med bildandet av deras ytmönster förblivit outforskat under lång tid.
Jialuo Han, UNSW
Forskare undersökte exakt vilka typer av mönsterfinns på ytan av stelnade metalllegeringar. Teamet använde tvåkomponents metallblandningar: galliumbaserade legeringar innehållande små mängder vismut. Dessa legeringar smälter lätt i handen, vilket gör experimentell observation och kontroll lättare.
– Vi kunde observera hur ytan stelnade med ett konventionellt optiskt mikroskop och jag blev förvånad när jag såg fronten för första gångenstelning på ytan av den flytande metallen, vilket skapar kontinuerliga mönster bakom den, sägerDr. Jianbo Tang, huvudförfattare till artikeln.
Med hjälp av elektronmikroskop studerade forskarehögt ordnade mönster, inklusive sammanflätade ränder, böjda fibrer, prickmatriser och några exotiska remsor och prickhybrider. Forskarna blev förvånade över att innehållet av vismut med låg koncentration i ytregionen ökade betydligt under bildandet av dessa strukturer. Sådan ytanrikning som finns i denna studie strider mot konventionella metallurgiska koncept.
Forskare har kopplat det upptäckta fenomenetstelning med en unik ytstruktur av flytande metaller och superdatorer användes för att simulera denna process. I datasimuleringar ackumulerades få vismutatomer, uppenbarligen slumpmässigt i havet av galliumatomer, på legeringsytan.
”Detta tidigare ignorerade fenomenYtfastnad förbättrar vår grundläggande förståelse för flytande metalllegeringar och deras fasövergångsprocesser. Denna fristående ytprocess kan användas som ett ritverktyg för att designa metallkonstruktioner och skapa enheter för avancerade applikationer i framtida elektronik och optik, ”tillade professor Kurosh Kalantar-Zade, medförfattare till studien.