数以百计的常规图案自发出现在一个小的锗晶片上。
关于小点对金属膜上的小点的好奇心，导致发现通过化学反应蚀刻的复杂螺旋模式。进一步的实验表明，这些模式是由与机械力相互作用的变形催化剂的化学反应产生的。这一突破标志着自1950年代以来化学模式形成的最大进展。了解这些复杂的系统可以揭示自然过程，例如材料中的裂纹形成以及压力对生物生长的影响。
加州大学洛杉矶分校（UCLA）的一名博士生Yilin Wong注意到，她的一个样本上有一个小点在一夜之间被意外错过。分层样品由带有蒸发金属膜的锗晶片组成，并与一滴水接触。一时兴起，她看着显微镜下的点，无法相信她的眼睛。通过化学反应，美丽的螺旋图案被蚀刻到锗表面上。
Yilin Wong的好奇心使她进行了一次探索之旅，揭示了以前从未见过的事物：数百种几乎相同的螺旋模式自发地形成了一厘米广场的锗晶片。更值得注意的是，实验参数的略有变化（例如金属膜的厚度）将产生不同的模式，包括 Helix，对数螺旋，Lotus Shape，对称模式等。
当Yilin Wong试图将DNA与薄金属膜结合时，这一发现发表在《物理评论》杂志上。
Wong说：“我正在尝试开发一种测量技术，该技术通过破坏和重组化学键来对表面上的生物分子进行分类。” “将DNA分子固定在固体底物上是常见的。我想没有人犯着与我相同的错误，恰好在显微镜下观察到。”
了解催化过程
为了了解有关这些模式如何形成的更多信息，Yilin Wong和UCLA物理学教授研究了一个系统，该系统涉及在锗晶片表面蒸发10纳米厚的铬层，然后是4纳米的金层。接下来，研究人员将一滴温和的蚀刻溶液滴在芯片的表面上，然后将其干燥过夜，然后用相同的蚀刻溶液洗涤芯片，然后在潮湿的室内重新孵育以防止蒸发。
“该系统基本上形成了电解电容器，”说。
在24-48小时内，金属膜催化的化学反应在锗表面蚀刻了一种显着的模式。对这一过程的研究表明，随着催化反应的发展，铬和金膜从锗受到压力和剥离。产生的压力会在金属膜上造成皱纹，在进一步的催化作用下，它刻在研究人员看到的惊人模式中。
“金属层的厚度，样品的机械应力的初始状态以及蚀刻溶液的组成都在确定形成的模式的类型中发挥了作用。”
这项研究中最令人兴奋的发现之一是，这些模式不是纯粹的化学物质，而是受金属膜中残留应力的影响。研究表明，已经存在的金属的张力或压缩决定了出现的形状。因此，两个过程，一个是一个化学过程，另一个是机械过程，共同产生这些模式。
与生物生长和模式形成的链接
在实验室实验中，催化驱动的界面变形和潜在化学反应之间形成的这种类型的耦合是不寻常的，但在本质上很常见。酶催化自然界的生长，变形的细胞和组织。正是这种机械不稳定导致组织成长为特殊形状，其中一些类似于Wong实验中看到的形状。
“在生物学世界中，这种耦合实际上无处不在。” “我们只是在实验室实验中没有考虑这一点，因为大多数关于图案的实验室实验都是在液体中进行的。这就是为什么这一发现如此令人兴奋的原因。它为我们提供了一个可以研究这种耦合及其令人难以置信的建模功能的非生活实验室系统。”
关于化学反应模式形成的研究始于1951年，当时苏联化学家鲍里斯（Boris）偶然发现了一个可以随时间自发振荡的化学系统，从而形成了新的化学模式形成和非平衡热力学领域。同时，英国数学家艾伦（Alan）独立地发现，化学系统（后来称为“反应扩散系统”）可以在空间中自发形成模式，例如条纹或点。在黄的实验中观察到的反应的扩散动力学与图灵的理论假设一致。
尽管在1980年代和1990年代，物理和模式形成的复杂领域一直是人们的关注时期，但直到今天，用于研究实验室化学模式形成的实验系统本质上是1950年代引入的实验系统的变体。 Wong系统代表了化学模式形成的实验研究的重大进步。
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