Ricercatori di Julich, Germania, avere, insieme ai colleghi austriaci, Italia, Colombia e Stati Uniti, sviluppato un sistema modello per i cosiddetti colloidi molli. Il modello ci offre una migliore comprensione delle correlazioni tra la struttura atomica dei colloidi e le loro proprietà materiali percepibili. Questi risultati potrebbero portare a nuovi approcci per lo sviluppo mirato di materiali colloidali innovativi. I risultati sono stati appena pubblicati sulla rivista Nanoscala .

I colloidi sono particelle o goccioline finemente disperse di dimensioni nanometriche o micrometriche. I colloidi molli sono costituiti da materiali flessibili, Per esempio, polimeri, come proteine ​​e molecole sintetiche. In natura, colloidi molli si trovano nelle cellule, ad esempio. Nell'industria, sono utilizzati tra l'altro nella lavorazione degli alimenti, cosmetici e pitture a emulsione o nella produzione di olio per ottenere le proprietà di scorrimento necessarie. Nella produzione di vernici, Per esempio, assicurano che i prodotti siano facili da applicare ma non colano le superfici.

Il sistema modello sviluppato dai ricercatori del Jülich Center for Neutron Science è costituito da acqua e copolimeri a blocchi, molecole filiformi con una componente sia idrofila che idrofoba. In acqua, i fili di polimero si dispongono a forma di stella, con le estremità idrofile rivolte verso l'esterno, e l'idrofobico che punta verso l'interno. Se la componente idrofila è grande, solo poche molecole si legheranno insieme in modo lasco e il loro comportamento fisico assomiglia a quello dei fili. Più grande è la componente idrofoba, più polimeri si raggrupperanno e si addenseranno, si formano sfere dure.

Fino ad ora, ci sono sempre stati modelli fisici separati per fili e sfere, che predice in ogni caso se la soluzione risultante sarebbe liquida o vetrosa. Aiutati dalle loro indagini scientifiche e, tra l'altro, mediante esperimenti di diffusione di neutroni, i ricercatori sono ora riusciti a combinare entrambi i modelli e hanno sviluppato un diagramma di fase completo che descrive le proprietà del materiale a seconda della struttura e della concentrazione del colloide - producendo un ricettario per i colloidi, per così dire. In effetti, hanno trovato un parametro di collegamento che sostanzialmente decide se la soluzione colloidale modello sarà liquida o vetrosa:la cosiddetta lunghezza di interazione. Ciò corrisponde approssimativamente al raggio in cui i colloidi possono interagire tra loro, e dipende tra l'altro da quante molecole è composto un colloide e dalla forza di concentrazione dei colloidi.

Una caratteristica speciale dei colloidi modello ha reso possibili questi risultati:la loro morbidezza può essere regolata molto finemente su un'ampia area alterando il rapporto di lunghezza tra i componenti idrofili e idrofobici dei fili della molecola. Il fatto che gli ingredienti di base rimangano sempre gli stessi rende più semplice distinguere le correlazioni fondamentali.