I ricercatori dell'Università di Tokyo hanno ideato un metodo per seguire la gelificazione dei gel colloidali. La loro tecnica di microscopia confocale ha permesso di analizzare le diverse fasi del processo, portando a intuizioni sulla loro stabilità meccanica. Si spera che la comprensione acquisita utilizzando questa tecnica contribuirà allo sviluppo di gel colloidali nei molti campi in cui hanno un impatto sulla vita quotidiana, dai prodotti farmaceutici all'edilizia.

Molti cosmetici, prodotti farmaceutici, i prodotti alimentari e anche i materiali da costruzione sono costituiti da gel colloidali, e come risultato, colloidali sono ampiamente studiati. Però, ad oggi, i metodi di ricerca non sono stati in grado di seguire l'intero processo di gelificazione. Ora, i ricercatori dell'Università di Tokyo hanno utilizzato la microscopia confocale per analizzare il processo in tempo reale con la risoluzione di una singola particella. I loro risultati sono pubblicati in Progressi scientifici .

I gel colloidali sono costituiti da due fasi intrecciate tra loro:una rete di particelle solide e un solvente liquido. Il risultato sono materiali morbidi e solidi con proprietà uniche, tra cui elasticità e stabilità meccanica, che li rendono scelte attraenti per numerose applicazioni. Sebbene queste proprietà siano state capitalizzate commercialmente, non sono completamente spiegati dalla comprensione teorica che è stata acquisita fino ad oggi.

"Studiare gel colloidali che si sono già formati significa che l'effettivo processo di gelificazione rimane una sorta di scatola nera, " spiega uno degli autori principali dello studio Hideyo Tsurusawa.

Il coautore Mathieu Leocmach afferma:"Stabilendo un metodo che ci permetta di seguire la cinetica dell'intero processo di gelificazione, abbiamo acquisito nuove conoscenze sulle origini delle proprietà caratteristiche dei gel colloidali. La comprensione delle singole fasi della gelificazione ci ha permesso di dimostrare un legame diretto tra la stabilità meccanica dei gel e le strutture isostatiche".

Le strutture isostatiche sono particelle o ammassi che sperimentano forze bilanciate. I ricercatori hanno scoperto che il punto nel processo di gelificazione in cui appare la solidità corrisponde al punto di percolazione isotropica delle strutture isostatiche attraverso il gel. Il confronto delle differenze nel comportamento di percolazione tra gel a bassa e alta concentrazione ha suggerito che la percolazione spaziale delle strutture isostatiche è direttamente collegata alla stabilità meccanica.

"La natura in tempo reale e la risoluzione della nostra tecnica hanno portato a una profondità di comprensione che prima non era possibile ottenere, "Spiega l'autore corrispondente dello studio Hajime Tanaka. "Speriamo che l'approfondimento sia utile per i ricercatori che lavorano per affrontare complesse questioni meccaniche e reologiche nell'ampia gamma di applicazioni del gel colloidale".