"O há muito dividido deve unir; há muito tempo unido, deve dividir. Assim sempre foi."
As linhas iniciais do grande romance histórico chinês Romance of the Three Kingdoms condensam suas histórias complexas e espetaculares em um padrão coerente, ou seja, blocos de poder se dividem e se unem ciclicamente em anos de batalha turbulentos.

Uma boa filosofia ou teorema tem implicações gerais. Agora, em trabalho publicado na revista Nature Synthesis , cientistas da Austrália, Nova Zelândia e Estados Unidos relataram um novo tipo de padrão de solidificação que se assemelha aos gráficos do clássico chinês, mas desta vez aparecendo na superfície de metais líquidos em solidificação.

A equipe dissolveu uma pequena quantidade de metais como prata (Ag) em metais solventes de baixo ponto de fusão, como gálio (Ga), e investigou como os componentes metálicos interagem e se separam para formar padrões quando as misturas de líquidos metálicos (ligas) solidificam. .

Os pesquisadores descobriram que um único sistema de prata-gálio pode produzir padrões distintos, como partículas ou estruturas semelhantes a feixes de um Ag₂ Composto G.

O Ag₂ individual As estruturas de Ga que constroem os padrões são pequenas, com espessuras de micrômetros ou nanômetros, dezenas ou centenas de vezes mais finas que um fio de cabelo humano.

Mais surpreendentemente, os pesquisadores observaram que os padrões se dividem e se unem de maneira repetida. "A primeira vez que vi esses padrões cíclicos divergentes-convergentes, imediatamente me lembrei das famosas linhas de abertura do Romance dos Três Reinos", disse o Dr. Jianbo Tang, da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW, Austrália), que é o primeiro autor do estudo.

A formação de padrões é um fenômeno fundamental, porém onipresente, que tem interessado e inspirado cientistas há muito tempo. Alguns tipos de padrão são mais comuns do que outros.

Entre todos os diversos comportamentos de padronização, a formação de padrões divergentes, ou bifurcação, é freqüentemente vista na natureza porque esse arranjo particular geralmente favorece a conversão ou distribuição de energia. "I.e., é o caminho 'mais fácil'", explica o Dr. Tang. Redes fluviais, galhos de árvores, caminhos de raios e sistemas vasculares são exemplos de bifurcação.

Em comparação, o crescimento do padrão convergente, ou bifurcação inversa, é encontrado com menos frequência, pois é contrário à bifurcação energeticamente favorável.

O estranho crescimento cíclico divergente e convergente, chamado de bifurcação oscilatória, é raro e não foi observado em estruturas de solidificação anteriores ao novo trabalho publicado.

Apesar disso, os pesquisadores observaram padrões oscilatórios de bifurcação na superfície de várias ligas líquidas após a solidificação, o que sugere que esse comportamento contra-intuitivo é bastante geral para padrões de solidificação formados na superfície de metais líquidos.

Análogo ao romance dramatizado em que as forças turbulentas entre e dentro de um grande número de blocos de poder levam esses grupos a se dividir e unir, a equipe descobriu que também é a instabilidade da superfície do metal líquido que está por trás do surgimento dos padrões exóticos de bifurcação oscilatória. .

"Surface pattern formation of liquid metal alloys is a new but exciting topic. The surface or interfacial nature of the process enables us to better understand and control fundamental phase transition and pattern formation." Dr. Tang added, "We will continue our work on designing crystalline surface patterns and structures using liquid metals to enable cutting-edge applications such as plasmonic sensing, high-efficiency electronics and optics, and high-precision spectroscopy."
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