Приблизно 1952 року знаменитий математик Алан Т'юрінг розробив концептуальну модель, яка пояснювала процес
Формування малюнка також широко застосовується вштучних системах і промисловості, особливо в галузі металургії. Існує цілий напрям під назвою «металографія», яке спеціалізується на вивченні мікромасштабних структур і складів металів і сплавів. Якщо ви розділите багатокомпонентний сплав і подивіться на його поперечним перерізом ймовірно на зрізі ви побачите чергуються смуги або поєднані плями різних металевих компонентів. Однак, незважаючи на те, що про структуру і моделях затвердіння рідких сплавів відомо давно, явище формування їх поверхневого малюнка довгий час залишалося невивченим.
Jialuo Han, UNSW
Дослідники вивчили, які саме типи візерунківзустрічаються на поверхні затверділих металевих сплавів. Команда вчених використовувала двокомпонентні металеві суміші: сплави на основі галію, що містять невелику кількість вісмуту. Ці сплави легко плавляться в руці, що полегшує експериментальне спостереження і контроль.
«Ми могли спостерігати процес затвердінняповерхні під звичайним оптичним мікроскопом, і я був здивований, коли вперше побачив фронт затвердіння на поверхні рідкого металу, що створює за ним суцільні візерунки», - розповідає доктор Цзяньбо Тан, провідний автор роботи.
За допомогою електронних мікроскопів вчені вивчиливисокоупорядоченние візерунки, включаючи смуги, що чергуються, вигнуті волокна, масиви точок і деякі екзотичні гібриди зі смужок і точок. Дослідників здивувало, що при формуванні цих структур зміст вісмуту з низькою концентрацією в поверхневій області значно збільшувалася. Таке поверхневе збагачення, виявлене в цьому дослідженні, суперечить традиційним уявленням в металургії.
Дослідники пов'язали виявленого явищазатвердіння з унікальною структурою поверхні рідких металів, а також використовували суперкомп'ютери для моделювання цього процесу. При комп'ютерному моделюванні нечисленні атоми вісмуту, мабуть, безладно переміщаються в море атомів галію, накопичувалися на поверхні сплаву.
«Цей раніше ігнорували феноменповерхневого затвердіння покращує наше фундаментальне розуміння рідких металевих сплавів і процесів їх фазових переходів. Цей автономний поверхневий процес може використовуватися як інструмент для створення малюнка для проектування металевих структур і створення пристроїв для передових додатків в майбутній електроніці та оптиці », - додав професор Курош Калантар-Заде, співавтор дослідження.