"Galáxias" aparecem no metal: de onde elas vêm?

Um estudante de doutorado fez uma descoberta inesperada ao observar padrões espirais, como galáxias microscópicas, em um chip de germânio. Essas formas podem atrapalhar nossa compreensão dos padrões naturais. 

Uma espiral de 500 μm de diâmetro. Crédito: Yilin Wong

Yilin Wong, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, deixou acidentalmente uma amostra de germânio coberta com películas metálicas em contato com água. No dia seguinte, padrões espirais eram visíveis no microscópio. Essa observação casual abriu caminho para um estudo aprofundado desses fenômenos.

Esta descoberta, publicada na Physical Review Materials , é o avanço mais importante no estudo de padrões químicos desde a década de 1950. Os pesquisadores variaram parâmetros como a espessura da película metálica para produzir padrões diferentes.

O processo envolve uma camada de cromo e ouro em uma pastilha de germânio, exposta a uma solução de corrosão. A reação química, catalisada pela película metálica, cria padrões na superfície. Tensões mecânicas na película metálica desempenham um papel fundamental na formação desses padrões, mostrando uma interação única entre química e física .

Essa descoberta tem implicações para a compreensão de processos naturais, como formação de rachaduras ou crescimento biológico. Os padrões observados assemelham-se aos produzidos por sistemas biológicos, onde enzimas catalisam o crescimento que deforma os tecidos. Este sistema fornece um modelo para estudar essas interações em laboratório.

O estudo de motivos químicos começou na década de 1950 com o trabalho de Boris Belousov e Alan Turing. O sistema de Wong e Zocchi representa um grande avanço, fornecendo uma nova estrutura para explorar esses fenômenos. O trabalho deles pode inspirar novas pesquisas em física e biologia.

Como as restrições mecânicas influenciam os padrões químicos?

Tensões mecânicas em filmes metálicos podem deformar a superfície, criando padrões específicos durante reações químicas. Essas deformações funcionam como modelos para os padrões que se formam.

A tensão ou compressão pré-existente no metal determina a forma dos padrões. Isso mostra como a física e a química interagem para criar estruturas. Esse fenômeno é semelhante ao crescimento de tecidos biológicos sob a influência de enzimas.

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