« Ceux qui sont longtemps divisés doivent s'unir; longtemps unis doivent se diviser. Il en a toujours été ainsi.

Les premières lignes du grand roman historique chinois Romance of the Three Kingdoms condensent ses histoires complexes et spectaculaires en un schéma cohérent, c'est-à-dire que les blocs de pouvoir se divisent et s'unissent cycliquement au cours des années de bataille turbulentes.

Une bonne philosophie ou un bon théorème a des implications générales. Maintenant, dans des travaux publiés dans la revue Nature Synthesis , des scientifiques d'Australie, de Nouvelle-Zélande et des États-Unis ont signalé un nouveau type de modèle de solidification qui ressemble aux tracés du classique chinois, mais qui apparaît cette fois à la surface des métaux liquides en cours de solidification.

L'équipe a dissous une petite quantité de métaux tels que l'argent (Ag) dans des métaux solvants à bas point de fusion tels que le gallium (Ga), et a étudié comment les composants métalliques interagissent et se séparent pour former des motifs lorsque les mélanges métalliques liquides (alliages) se solidifient. .

Les chercheurs ont découvert qu'un seul système argent-gallium peut produire des motifs distincts tels que des particules ou des structures en forme de faisceau d'un Ag₂ Ga composé.

L'Ag₂ individuel Les structures Ga qui construisent les motifs sont petites, avec des épaisseurs micrométriques ou nanométriques, des dizaines ou des centaines de fois plus fines qu'un cheveu humain.

Plus surprenant encore, les chercheurs ont observé que les motifs se divisent et s'unissent de manière répétée. "La première fois que j'ai vu de tels modèles divergents-convergents cycliques, cela m'a immédiatement rappelé les célèbres lignes d'ouverture de la Romance des Trois Royaumes", a déclaré le Dr Jianbo Tang de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW, Australie), qui est le premier auteur de l'étude.

La formation de motifs est un phénomène fondamental mais omniprésent qui intéresse et inspire les scientifiques depuis longtemps. Certains types de modèles sont plus courants que d'autres.

Parmi tous les divers comportements de structuration, la formation de motifs divergents, ou bifurcation, est fréquemment observée dans la nature car cet agencement particulier favorise généralement la conversion ou la distribution d'énergie. "C'est-à-dire que c'est le chemin" le plus facile "", explique le Dr Tang. Les réseaux fluviaux, les branches d'arbres, les voies de foudre et les systèmes vasculaires sont tous des exemples de bifurcation.

En comparaison, la croissance de modèle convergent, ou bifurcation inverse, est rencontrée moins fréquemment car elle est contraire à la bifurcation énergétiquement favorable.

L'étrange croissance cyclique divergente et convergente, appelée bifurcation oscillatoire, est rare et n'a pas été observée dans les structures de solidification avant les nouveaux travaux publiés.

Malgré cela, les chercheurs ont observé des motifs de bifurcation oscillatoires à la surface de plusieurs alliages liquides après solidification, ce qui suggère que ce comportement contre-intuitif est assez général pour les motifs de solidification se formant à la surface des métaux liquides.

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."