"Los divididos por mucho tiempo deben unirse; los unidos por mucho tiempo deben dividirse. Así ha sido siempre".

Las primeras líneas de la gran novela histórica china Romance of the Three Kingdoms condensan sus complejas y espectaculares historias en un patrón coherente, es decir, los bloques de poder se dividen y unen cíclicamente en turbulentos años de batalla.

Una buena filosofía o teorema tiene implicaciones generales. Ahora, en un trabajo publicado en la revista Nature Synthesis , científicos de Australia, Nueva Zelanda y EE. UU. informaron de un nuevo tipo de patrón de solidificación que se asemeja a las gráficas del clásico chino, pero esta vez aparece en la superficie de metales líquidos en solidificación.

El equipo disolvió 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. .

Los investigadores encontraron que un solo sistema de plata y galio puede producir patrones distintos, como partículas o estructuras similares a paquetes de Ag₂. Compuesto Ga.

El individuo Ag₂ Las estructuras de Ga 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 los investigadores observaron que los patrones se dividen y unen de manera repetida. "La primera vez que vi tales patrones cíclicos divergentes-convergentes, inmediatamente me recordó las famosas primeras líneas del Romance de los Tres Reinos", dijo el Dr. Jianbo Tang de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW, Australia), quien es el primer autor del estudio.

La formación de patrones es un fenómeno fundamental pero omnipresente que ha interesado e inspirado a los científicos durante mucho tiempo. 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 en la naturaleza porque este arreglo particular generalmente favorece la conversión o distribución de energía. "Es decir, es el camino 'más fácil'", explica el Dr. Tang. Las redes fluviales, las ramas de los árboles, los caminos de los rayos y los sistemas vasculares son ejemplos de bifurcación.

En comparación, el patrón de crecimiento convergente, o bifurcación inversa, se encuentra con menos frecuencia ya que es contrario a la bifurcación energéticamente favorable.

El extraño crecimiento cíclico divergente y convergente, llamado bifurcación oscilatoria, es raro y no se ha observado en estructuras de solidificación antes del nuevo trabajo publicado.

A pesar de esto, los investigadores observaron patrones de bifurcación oscilatoria 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.

Analogous to the dramatized novel where the turbulent forces between and within a large number of power blocs drive those groups to divide and unite, the team found that it is also the instability of the liquid metal surface that underlies the emergence of the exotic oscillatory bifurcation patterns.

"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."