นักวิทยาศาสตร์ค้นพบโลหะผสมเหลวที่มีลวดลายม้าลายหรือเสือดาว

ประมาณปี 1952 อลัน ทัวริง นักคณิตศาสตร์ชื่อดังได้พัฒนาแบบจำลองแนวคิดเพื่ออธิบายกระบวนการนี้

การก่อตัวของรูปแบบของระบบสององค์ประกอบ รูปแบบดังกล่าวต่อจากนี้ไปจะเรียกว่ารูปแบบทัวริง

การสร้างรูปแบบยังใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบและอุตสาหกรรมประดิษฐ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านโลหะวิทยา มีพื้นที่ทั้งหมดที่เรียกว่า "metallography" ซึ่งเชี่ยวชาญในการศึกษาโครงสร้างระดับจุลภาคและองค์ประกอบของโลหะและโลหะผสม หากคุณแยกโลหะผสมหลายองค์ประกอบและดูที่หน้าตัดเป็นไปได้ว่าคุณจะเห็นแถบสลับหรือจุดที่ทับซ้อนกันของส่วนประกอบโลหะต่างๆ อย่างไรก็ตามแม้ว่าโครงสร้างและแบบจำลองของการแข็งตัวของโลหะผสมเหลวจะเป็นที่ทราบกันมานานแล้วก็ตาม แต่ปรากฏการณ์ของการก่อตัวของรูปแบบพื้นผิวของพวกมันยังคงไม่มีการสำรวจมาเป็นเวลานาน

Jialuo Han, UNSW

นักวิจัยตรวจสอบว่ารูปแบบประเภทใดพบได้บนพื้นผิวของโลหะผสมที่แข็งตัว ทีมงานใช้ส่วนผสมของโลหะสององค์ประกอบ: โลหะผสมที่ทำจากแกลเลียมที่มีบิสมัทจำนวนเล็กน้อย โลหะผสมเหล่านี้ละลายได้ง่ายในมือทำให้การสังเกตและการควบคุมเชิงทดลองทำได้ง่ายขึ้น

“เราสามารถสังเกตกระบวนการชุบแข็งได้พื้นผิวภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบธรรมดา และฉันรู้สึกประหลาดใจเมื่อเห็นส่วนหน้าของการแข็งตัวบนพื้นผิวของโลหะเหลวเป็นครั้งแรก ทำให้เกิดรูปแบบต่อเนื่องด้านหลัง” ดร. Jianbo Tang ผู้เขียนรายงานฉบับนี้ กล่าว

นักวิทยาศาสตร์ทำการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนรูปแบบที่ได้รับคำสั่งซื้อสูง ได้แก่ แถบสลับเส้นใยโค้งจุดอาร์เรย์และแถบและลูกผสมจุดที่แปลกใหม่ นักวิจัยรู้สึกประหลาดใจที่ในระหว่างการก่อตัวของโครงสร้างเหล่านี้เนื้อหาของบิสมัทที่มีความเข้มข้นต่ำในพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การตกแต่งพื้นผิวดังกล่าวที่พบในการศึกษานี้ตรงกันข้ามกับแนวคิดทางโลหะวิทยาทั่วไป

นักวิจัยได้เชื่อมโยงปรากฏการณ์ที่ค้นพบการแข็งตัวด้วยโครงสร้างพื้นผิวที่เป็นเอกลักษณ์ของโลหะเหลวและใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อจำลองกระบวนการนี้ ในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์พบว่าอะตอมของบิสมัทขนาดเล็กเคลื่อนที่แบบสุ่มในทะเลของอะตอมแกลเลียมสะสมอยู่บนพื้นผิวโลหะผสม

“ ปรากฏการณ์นี้ถูกเพิกเฉยก่อนหน้านี้การแข็งตัวของพื้นผิวช่วยเพิ่มความเข้าใจพื้นฐานของเราเกี่ยวกับโลหะผสมโลหะเหลวและกระบวนการเปลี่ยนเฟส กระบวนการพื้นผิวในตัวนี้สามารถใช้เป็นเครื่องมือวาดภาพเพื่อออกแบบโครงสร้างโลหะและสร้างอุปกรณ์สำหรับการใช้งานขั้นสูงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเลนส์ในอนาคต” ศาสตราจารย์ Kurosh Kalantar-Zade ผู้เขียนร่วมของการศึกษากล่าวเสริม