by FLEET 图1:液态金属镓的液滴
信用:UNSW嘉罗韩 令人着迷的是，生物在它们的皮肤上形成了独特的图案，更神秘的是，它们与冷冻液态金属的皮肤惊人地相似
图案形成是科学家们思考了几个世纪的自然奇迹之一的经典例子
大约在1952年，著名数学家艾伦·图灵(现代计算机之父)提出了一个概念模型来解释双物质系统的模式形成过程
此后，这种模式也被称为图灵模式
人工系统通常也采用图案形成，在冶金领域尤其如此
它甚至有一个叫做“金相学”的子领域，专门研究金属和合金的微观结构和成分
如果你把一种多成分合金拆开，看一看它的横截面，你很有可能会看到不同金属成分的交替条纹或对齐斑点，就像斑马或豹子皮肤上的微观图案一样
然而，尽管关于液态金属合金的核心和它们的整体凝固模式的古老知识，它们的表面模式形成现象一直被忽视到现在
在《自然纳米技术》杂志上发表的一项工作中，来自悉尼新南威尔士大学(UNSW)的研究人员和他们来自奥克兰大学(麦克迪尔米德研究所)、墨尔本理工大学和加州大学洛杉矶分校的合作者发现，在凝固的金属合金表面会出现不同类型的图案
该团队使用双组分金属混合物，如含少量铋的镓基合金
这些合金很容易在手中熔化，因此便于实验观察和控制
图2:凝固后液态金属表面的条纹、点和其他奇异图案
信用:UNSW嘉罗韩 “我们可以在普通的光学显微镜下观察表面凝固过程，当我第一次看到液态金属表面的凝固前沿在它后面形成固体图案时，我感到惊讶，”博士说
唐剑波，该作品的主要作者
“你可以想象冰川在海洋表面移动的场景，但是在我们的显微镜下看到的一切都是金属和微观的
“博士
唐接着说道
为了看到金属冰川的更精细的细节，使用了电子显微镜，研究人员观察到了高度有序图案的万花筒，包括交替的条纹、弯曲的纤维、点阵列和一些奇异的条纹-点混合
令人惊讶的是，研究小组发现，当这些图案形成时，表面区域的低浓度元素铋的丰度大大增加
这项研究中发现的这种表面富集违反了传统的冶金理解
研究的概念性说明
学分:科学冲刺
设计 研究人员将这一新观察到的凝固现象背后的魔力与液态金属独特的表面结构联系起来，他们还使用超级计算机来模拟这一过程
在他们的计算机模拟中，观察到少量的铋原子在镓原子的海洋中随机移动，并聚集在合金表面
“这种以前被忽视的表面凝固现象提高了我们对液态金属合金及其相变过程的基本理解
此外，这种自主表面工艺可用作设计金属结构的构图工具，并为未来电子和光学领域的高级应用创造器件
”教授说
该项研究的相应作者库罗什·卡兰塔尔-扎德
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