A réz-sók elektrolizálásakor keletkezô ágas-bogas alakzatok (fák) már hosszú idô óta ismertek, ám kialakulásuk oka sokáig nem volt tisztázott. A fémleválásnak ez a típusa nem mondható általánosnak - a rézen kívül csak a cink és az ezüst esetében észlelték. A jelenség elég látványos volt ahhoz, hogy akár kisiskolásoknak is be lehessen mutatni - de ezen kívül szinte semmi jelentôsége nem volt. Ha valaki fémet akart kielektrolizálni, akkor inkább sima bevonatot szeretett volna kapni, nem pedig egy "szôrös drótot" - úgyhogy nem is nagyon érdekelte a kutatókat, hogy hogyan nônek a rézfák.
A nagy fordulat a nyolcvanas évek elején következett be. Ekkor már - Mandelbrot munkája nyomán - dúlt a fraktálláz, egyre több bonyolult alakzatot lehetett leírni a fraktálgeometria segítségével, és egyre bíztatóbbak voltak azok a próbálkozások is, amelyek ezeknek a szabálytalan alakzatoknak a kialakulását próbálták magyarázni. 1981-ben két úriember, Witten és Sanders (Phys. Rev. Lett. 47, p1400, 1981) megkísérelte a természetben elôforduló egyes ágas-bogas alakzatok leírását az általuk diffúziólimitált aggregációnak (DLA) nevezett modell segítségével. A szimulációikban kapott alakzatok kísértetiesen hasonlítottak a rézleválásokra, és dacára annak, hogy már elég hamar kiderült, hogy ezeknek a fémfáknak a leválásakor nem a diffúzió az egyedüli tényezô, a DLA-rézfa kapcsolat máig is az egyik legismertebb fraktál sikertörténet.
Ezek a réz- (ezüst- valamint cink-) fák valóban elég tetszetôsek, mindaddig, amíg ki nem kapcsolják az ôket növesztô áramot, vagy ki nem emelik ôket az oldatból. Ha a fenti két aktus bármelyike megtörténik, akkor a fémfák a leginkább talán plottynak nevezhetô folyamaton esnek át, aminek eredményeképp alaktalan masszává válnak. Ez azért kellemetlen, mert ezek a fraktáltulajdonságú fák igen hasznosak lehettek volna egyes fraktálokkal kapcsolatos elméletek kísérleti ellenôrzésére. De sajnos, ezeket az alakzatokat nem lehetett stabilizálni, és ezért nem voltak alkalmasak arra, hogy kísérletezzenek velük.
A mi csoportunk szinte teljesen véletlenül találkozott a vascsoport fémeinek fajellegû fémleválásával. Ezek a leválások garantáltan nem diffúziólimitáltak, mivel majdhogynem fortyogó, igen savas oldatból vállnak ki a katód élein vagy a hegyén. A mechanikai stabilitásuk igen jó, könnyedén eltávolíthatók az oldatból, körbehurcolhatók a laborban ("Nézzétek, mit csináltam!"), sôt akár az intézet túlsó felében levô elektronmikroszkóphoz is elcipelhetôk.
A koncentrációtól, a növesztés idejétôl, illetve a feszültségtôl függôen más-más alakzatok hozhatók létre. Ezek az alakzatok igen változatosak; ízelítôként következzen néhány kép. A képek felsô sarkaiban az alakzatok valódi méreteit érzékeltetendô, rövid vízszintes szakaszok láthatók; a szakaszok alatt levô számok a szakaszok hosszát jelzik mikronban vagy miliméterben.
De most már jöjjenek a képek:
|
|
|
| Ezen a képen egy nikkelfa látható felülnézetbôl. Mindazoknak, akik láttak már rézfákat, ismerôs az alakzat. | A képen egy gombostûhegyre növesztett kobalt-dendrit látható. Egy kis fantáziával a gombostû hegyébôl egy hegytetô lesz, a dendritek pedig Drakula kastélyává válnak. | Azt hiszem, ez az alakzat megállná a helyét egy modern szoborkiállításon is - de sajnos a mérete elég kicsi. |
Ha ezek a képek felkeltették az olvasó érdeklôdését,akkor lapozzon: megtudhatja, hogy milyen alakzatok alakulnak ki különbözô növesztési idôknél és fémion-koncentrációknál.
A képek egy részét, amelyek a Fractals c. folyóirat 1. évfolyamának 1. számában (pp. 59-66, Morphology of cobalt electrodeposits by A. Imre, Z. Vértesy, T. Pajkossy and L. Nyikos) jelentek meg, a kiadó (World Scientific) szíves engedelmével mutattuk be. A kísérlet pontos részletei ugyanebben a cikkben találhatók.