Un nuevo artículo en la revista Nature Synthesis presenta la idea de un tipo de patrón de solidificación no identificado previamente que aparece en la superficie de los metales líquidos en solidificación.
La línea pertenece al Romance de los Tres Reinos y para observar un patrón tan divergente-convergente en la licuefacción de los metales, los investigadores disolvieron una pequeña cantidad de metales como la plata (Ag) en metales solventes de bajo punto de fusión como el galio (Ga) e investigó cómo los componentes metálicos interactúan y se separan para formar patrones cuando las mezclas líquidas metálicas (aleaciones) se solidifican.
Descubrieron que un solo sistema de plata y galio puede producir patrones distintos, como partículas o estructuras similares a haces de un compuesto de Ag2Ga.
Las estructuras individuales de Ag2Ga que construyen los patrones son pequeñas, con espesores micrométricos o nanométricos, decenas o cientos de veces más delgadas que un cabello humano.
Lo más sorprendente fue que el equipo observó que los patrones se dividen y unen de manera repetida.
La formación de patrones es un fenómeno fundamental en la naturaleza y algunos tipos de patrones son más comunes que otros. Entre todos los comportamientos de patrones diversos, la formación de patrones divergentes, o bifurcación, se ve con frecuencia porque este arreglo particular generalmente favorece la conversión o distribución de energía.
Su contraparte, el patrón de crecimiento convergente o bifurcación inversa, se encuentra con menos frecuencia ya que es contrario a la bifurcación energéticamente favorable.
Según los científicos, el extraño crecimiento cíclico divergente y convergente, llamado bifurcación oscilatoria, es raro y no se había observado en estructuras de solidificación antes de este nuevo estudio.
A pesar de esto, observaron patrones de bifurcación oscilatorios en la superficie de varias aleaciones líquidas después de la solidificación, lo que sugiere que este comportamiento contrario a la intuición es bastante general para los patrones de solidificación que se forman en la superficie de los metales líquidos.
De manera análoga a la novela dramatizada, el equipo descubrió que también es la inestabilidad de la superficie del metal líquido lo que subyace a la aparición de los patrones de bifurcación oscilatoria.
“La formación de patrones superficiales de aleaciones de metales líquidos es un tema nuevo pero emocionante. La naturaleza superficial o interfacial del proceso nos permite comprender y controlar mejor la transición de fase fundamental y la formación de patrones”, dijo Jianbo Tang, primer autor del estudio, en un comunicado de prensa.
“Continuaremos nuestro trabajo en el diseño de patrones y estructuras de superficies cristalinas utilizando metales líquidos para permitir aplicaciones de vanguardia como detección plasmónica, electrónica y óptica de alta eficiencia y espectroscopia de alta precisión”.
