Embora seja fascinante que as criaturas vivas desenvolvam padrões distintos em sua pele, o que pode ser ainda mais misterioso é sua notável semelhança com a pele de metais líquidos congelados.

A formação de padrões é um exemplo clássico de uma das maravilhas da natureza que os cientistas refletem há séculos. Por volta de 1952, o famoso matemático Alan Turing (pai dos computadores modernos) criou um modelo conceitual para explicar o processo de formação de padrões de um sistema de duas substâncias. Esses padrões também são chamados de padrões de Turing daí em diante.

A formação de padrões também é comumente adotada por sistemas feitos pelo homem e isso é especialmente verdadeiro no campo da metalurgia. Ele ainda tem um subcampo chamado "metalografia, "que se especializou no estudo de padrões em microescala e composições de metais e ligas. Se você separar uma liga de múltiplos componentes e der uma olhada em suas seções transversais, há uma boa chance de você ver listras alternadas ou pontos alinhados de diferentes componentes de metal, exatamente como uma versão microscópica dos padrões na pele de uma zebra ou leopardo. Contudo, apesar do conhecimento antigo sobre o núcleo das ligas de metal líquido e seus padrões de solidificação em massa, seu fenômeno de formação de padrão de superfície há muito foi esquecido até agora.

Em trabalho publicado na revista Nature Nanotechnology , pesquisadores da University of New South Wales (UNSW) Sydney e seus colaboradores da University of Auckland (MacDiarmid Institute), RMIT, e a UCLA descobriu que diversos tipos de padrões ocorrem na superfície de ligas metálicas solidificadas. A equipe usou misturas metálicas de dois componentes, como ligas à base de gálio contendo pequenas quantidades de bismuto. Essas ligas derretem facilmente nas mãos e, portanto, tornam a observação experimental e o controle conveniente.

"Pudemos observar o processo de solidificação da superfície em um microscópio óptico comum e fiquei surpreso quando vi pela primeira vez uma frente de solidificação na superfície de metal líquido criando padrões sólidos atrás dela, "disse o Dr. Jianbo Tang, o principal autor da obra. "Você pode imaginar a cena de uma geleira se movendo pela superfície do oceano, mas tudo o que é visto em nosso microscópio é metálico e microscópico ”, acrescentou o Dr. Tang.

Para ver os detalhes mais finos da geleira metálica, microscopia eletrônica foi usada, e os pesquisadores observaram um caleidoscópio de padrões altamente ordenados, incluindo listras alternadas, fibras curvas, matrizes de pontos, e alguns híbridos exóticos de stripe-dot. Surpreendentemente, a equipe descobriu que, quando esses padrões são formados, a abundância do elemento bismuto de baixa concentração na região da superfície foi muito aumentada. Tal enriquecimento de superfície encontrado neste estudo desafia os entendimentos metalúrgicos convencionais.

Os pesquisadores relacionaram a magia por trás desse fenômeno de solidificação recentemente observado às estruturas de superfície únicas dos metais líquidos e também usaram supercomputadores para simular o processo. Em suas simulações de computador, os átomos de bismuto em pequeno número, aparentemente movendo-se aleatoriamente em um mar de átomos de gálio, foram observados para se acumular na superfície da liga.

"Este fenômeno de solidificação de superfície anteriormente ignorado melhora nossa compreensão fundamental das ligas de metal líquido e seus processos de transição de fase. este processo de superfície autônomo pode ser usado como uma ferramenta de padronização para projetar estruturas metálicas e criar dispositivos para aplicações avançadas em eletrônica e óptica do futuro. "disse o Prof. Kourosh Kalantar-Zadeh, um autor correspondente do estudo.