一块小小的锗芯片上自愿出现了数百种轨则的图案。出于对带有金属膜的锗晶片上轻细点的意思意思，商讨东说念主员发现了由化学反应蚀刻而成的复杂螺旋图案。进一步的执行标明，这些图案是由化学反应通过变形催化剂与机械力互相作用而产生的。这一封锁记号着自 1950 年代以来化学图案造成商讨方面最进击的发达。了解这些复杂系统不错揭示当然历程迪士尼彩乐园2下载，举例材料中的裂纹造成和压力对生物孕育的影响。
直径为 500 微米的对数螺旋，简易是缝纫针直径的一半。图片开端：Yilin Wong
加州大学洛杉矶分校的博士生Yilin Wong防范到她的一个样品上出现了一些小点，这个样品是她不小心放在外面过夜的。这个分层样品由一个锗晶片构成，上头粉饰着挥发的金属膜，与一滴水战役。一时兴起，她在显微镜下查验了这些小点，确实不敢确信我方的眼睛。绚烂的螺旋图案通过化学反应蚀刻在锗名义。
Wong的意思意思心引颈她踏上探索之旅，发现了一些前所未见的表象：数百个确实交流的螺旋图案在一厘米见方的锗芯片上自愿造成。更引东说念主注宗旨是，执行参数的轻细变化（举例金属膜的厚度）产生了不同的图案，包括阿基米德螺线、对数螺线、莲花形、径向对称图案等。
这一发现发表在《物理批驳材料》上，是黄在尝试将DNA聚积到金属薄膜上时犯了一个小特别而巧合得回的。
“我那时试图建设一种测量期间，通过化学键的断裂和重组对名义上的生物分子进行分类，”Wong说。“将 DNA 分子固定在固体基质上很常见。我思莫得东说念主会像我相同在显微镜下不雅察过。”
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为了进一步了解这些图案是怎样造成的，Wong 和论文合著者、加州大学洛杉矶分校物理学素养 Giovanni Zocchi 商讨了一种系统，该系统波及在锗晶片名义挥发一层 10 纳米厚的铬，然后再挥发一层 4 纳米厚的金。接下来，商讨东说念主员将一滴拒接的蚀刻溶液滴在名义上，并将其干燥整夜，然后在湿室顶用交流的蚀刻溶液清洗并再行孵育芯片，以防护挥发。
“该系统基本上造成了一个电解电容器，”Zocchi 说。
两个对数螺旋，迪士尼彩乐园最新网址每个直径为 260 微米，中央有一个倒金字塔神色的蚀刻坑。图片开端：Yilin Wong
在 24-48 小时内，金属膜催化的化学反应在锗名义蚀刻出令东说念主惊奇的图案。对这一历程的访谒涌现，跟着催化反应的进行，铬膜和金膜承受着压力，并与锗分袂。由此产生的压力在金属膜上产生了皱纹，在进一步催化下，蚀刻出了商讨东说念主员所看到的惊东说念主图案。
“金属层的厚度、样品的开动机械应力景况以及蚀刻溶液的因素齐会决定造成的图案类型，”Zocchi 说。
这项商讨最令东说念主欣忭的发现之一是，图案并非纯化学性质，而是受到金属膜中残余应力的影响。商讨标明，金属事前存在的张力或压缩力决定了出现的神色。因此，两种历程（一种是化学历程，一种是机械历程）共同作用产生了图案。
这种耦合是在催化驱动的界面变形与底层化学反应之间造成的，在执行室执行中并不常见，但在当然界中却很常见。酶在当然界中催化孕育，使细胞和组织变形。恰是这种机械不踏实性使组织长成特定的神色，其中一些神色与黄执行中看到的神色相似。
“在生物界，这种耦合其实无处不在，”Zocchi说。“咱们仅仅莫得在执行室执行中谈判它，因为大多半对于图案造成的执行室执行齐是在液体中进行的。这便是这一发现如斯令东说念主欣忭的原因。它为咱们提供了一个非人命执行室系统来商讨这种耦合偏激令东说念主难以置信的图案造成智力。”
化学反应中图案造成的商讨始于 1951 年，那时苏联化学家鲍里斯·别洛乌索夫巧合发现了一种不错随时候自愿飘浮的化学系统，这独创了化学图案造成和非均衡热力学的新范围。与此同期，英国数学家艾伦·图灵寂然发现化学系统（自后被称为“反应扩散系统”）不错自愿造成空间图案，举例条纹或圆点。Wong执行中不雅察到的反应扩散能源学反馈了图灵建议的表面。
尽管复杂系统物理和口头造成范围在 20 世纪 80 年代和 90 年代备受温顺，但于今，用于商讨化学口头造成的执行室执行系统基本上是 20 世纪 50 年代引入的执行系统的变体。Wong-Zocchi 系统代表了化学口头造成执行商讨的紧要发达。
编译自/ScitechDaily