"Galaxien" entstehen auf Metall: Woher kommen sie? 🌀

Eine Doktorandin hat eine unerwartete Entdeckung gemacht, als sie spiralförmige Muster, wie mikroskopische Galaxien, auf einem Germanium-Chip beobachtete. Diese Formen könnten unser Verständnis natürlicher Muster revolutionieren.

Yilin Wong von der University of California in Los Angeles ließ versehentlich eine Germanium-Probe, die mit Metallfilmen beschichtet war, mit Wasser in Kontakt kommen. Am nächsten Tag waren unter dem Mikroskop spiralförmige Muster sichtbar. Diese zufällige Beobachtung ebnete den Weg für eine eingehende Untersuchung dieser Phänomene.


Diese in Physical Review Materials veröffentlichte Entdeckung ist der bedeutendste Fortschritt in der Erforschung chemischer Muster seit den 1950er Jahren. Die Forscher variierten Parameter wie die Dicke des Metallfilms, um unterschiedliche Muster zu erzeugen.

Der Prozess beinhaltet eine Schicht aus Chrom und Gold auf einem Germanium-Wafer, die einer Ätzlösung ausgesetzt wird. Die chemische Reaktion, die durch den Metallfilm katalysiert wird, erzeugt Muster auf der Oberfläche. Die mechanischen Spannungen im Metallfilm spielen eine Schlüsselrolle bei der Bildung dieser Muster und zeigen eine einzigartige Wechselwirkung zwischen Chemie und Physik.

Diese Entdeckung hat Auswirkungen auf das Verständnis natürlicher Prozesse wie die Bildung von Rissen oder biologisches Wachstum. Die beobachteten Muster ähneln denen, die von biologischen Systemen erzeugt werden, wo Enzyme das Wachstum katalysieren, das Gewebe verformt. Dieses System bietet ein Modell, um diese Wechselwirkungen im Labor zu untersuchen.

Die Erforschung chemischer Muster begann in den 1950er Jahren mit den Arbeiten von Boris Belousov und Alan Turing. Das System von Wong und Zocchi stellt einen bedeutenden Fortschritt dar und bietet einen neuen Rahmen zur Erforschung dieser Phänomene. Ihre Arbeit könnte neue Forschungen in Physik und Biologie inspirieren.

Wie beeinflussen mechanische Spannungen chemische Muster?

Mechanische Spannungen in Metallfilmen können die Oberfläche verformen und spezifische Muster während chemischer Reaktionen erzeugen. Diese Verformungen wirken als Vorlagen für die entstehenden Muster.

Die vorbestehende Spannung oder Kompression im Metall bestimmt die Form der Muster. Dies zeigt, wie Physik und Chemie zusammenwirken, um Strukturen zu schaffen. Dieses Phänomen ähnelt der Art und Weise, wie biologisches Gewebe unter dem Einfluss von Enzymen wächst.