Wettbewerb von intrinsischen und topographisch auferlegten Mustern in der Bénard–Marangoni-Konvektion

Die Struktur von Bénard–Marangoni-Konvektionszellen kann durch periodische topographische Muster auf der beheizten Oberfläche, die die Konvektion erzeugt, gesteuert werden. Wenn die Periodizität des topographischen Musters mit der intrinsischen Periodizität der Konvektionszellen übereinstimmt, entsteht ein konvektives Muster, das 1:1 mit dem topographischen Muster übereinstimmt. Anordnungen von hexagonalen, quadratischen und dreieckigen Konvektionszellen wurden über die entsprechend entworfenen topographischen Muster erzeugt und durch Infrarotbildgebung visualisiert. Bei aufgedrückten Mustern mit Periodizität in zwei Dimensionen, ändert sich das Verhältnis der intrinsischen und störenden Längenskalen, sodass das Muster der Konvektionszellen scharfe Übergänge zwischen verschiedenen Mustern zeigt, die mit dem aufgedrückten Muster übereinstimmen. Bei aufgedrückten Mustern mit Periodizität in einer Dimension (d.h. Linien) nutzen die Konvektionszellen die nicht eingeschränkte Dimension, um sich kontinuierlich an die externe Störung anzupassen. Topographisch gesteuerte Konvektionszellen können verwendet werden, um mikroskopische Partikel in extern umschaltbare regelmäßige Gitter zu assemble.