Scoperta del gel di equilibrio in sistemi colloidali

Lo studio dei sistemi colloidali, o della cosiddetta materia soffice, sta prendendo sempre più piede nell'ambito della fisica dei tempi moderni. Questo per un duplice motivo, sia perché lo studio dell'organizzazione strutturale di questo tipo di materia, con la forma- zione di stati solidi particolari tipo gel e glass, è molto intrigante e sia perché nella vita quotidiana siamo circondati da questo tipo di materia con caratteristiche in-e di un solido. Esempi di sistemi colloidali sono il fumo, le gelatine, la maionese, gli inchiostri, ecc. Tuttavia, nonostante tutti gli studi degli ultimi anni c'è ancora molto da comprendere circa il comportamento su scala microscopica di questi materiali soffici. La ricerca riportata in questo articolo presenta la prima evidenza sperimentale dell'esistenza, in una soluzione di argilla colloidale, di gel estremamente stabili (cosiddetti gel di equilibrio), mai osservati precedentemente. Normalmente le sospensioni colloidali separano in due fasi e la fase densa si arresta formando un gel instabile. Il presente studio mostra l'esistenza di una fase liquida che, contrariamente allo standard, è molto rarefatta e che è stata definita di liquido vuoto in quanto le particelle colloidali occupano solo una piccola frazione dello spazio disponibile. Sotto opportune condizioni questi "liquidi vuoti" diventano ancora più interessanti dal punto di vista delle possibili applicazioni, in quanto le particelle si arrestano (ovvero si bloccano) in uno stato di gel a densità arbitrariamente bassa. Questo gel è stabile perché, contrariamente ai gel fino ad ora conosciuti, viene ottenuto in assenza di separazione di fase che è invece osservata a densità colloidali ancora più basse. Il confronto tra i risultati sperimentali ed i risultati teorici ha inoltre permesso una comprensione approfondita del diagramma di fase di questo interessante sistema col-loidale che mostra una grande varietà di stati arrestati (vedi figura). In conclusione, questo studio dimostra che sfruttando l'anisotropia delle particelle, una proprietà intrinseca e fondamentale di molti sistemi, dalle argille colloidali ai sistemi biologici come l'acqua e le proteine, si possono creare nuovi materiali, disordinati ma solidi, con caratteristiche di estrema leg- gerezza, eccezionale stabilità temporale e con grandi implicazioni di tipo tecnologico.

Autori: Barbara Ruzicka, Emanuela Zaccarelli, Laura Zulian, Roberta Angelini, Michael Sztucki, Abdellatif Moussaïd, Theyencheri Narayanan & Francesco Sciortino

Titolo: Observation of empty liquids and equilibrium gels in a colloidal clay

Rivista: Nature Materials

Anno: 2011

Riferimenti bibliografici: 10 (2011), pp. 56-60