Nuovi scenari di cooperazione tra le molecole
I liquidi in grado di formare reti, che fanno parte della classe generica di fluidi complessi caratterizzati da un accoppiamento inerente tra strutture e dinamiche, rappresentano un paradigma sperimentale eccellente nel quale è possibile valutare i comportamenti unici della materia soffice. Scienziati finanziati dall'UE hanno avviato il progetto NFLIQUID ("Dynamics and structure in a network-forming liqui") allo scopo di analizzare i meccanismi di cooperazione individuati in numerosi materiali. Servendosi di una varietà di metodi numerici e di tecniche di modellizzazione, gli esperti hanno analizzato un modello semplice costituito da mesoparticelle in un solvente acquoso con collegamenti polimerici. Il lavoro ha seguito due direttrici principali: la prima analizzava la competizione tra la formazione di vetro e di gel (ovvero l'interazione tra l'arresto vetroso e la gelificazione), mentre la seconda era incentrata su studi relativi al paesaggio energetico potenziale (PEL), che rappresenta un indicatore delle transizioni tra le fasi e il comportamento dinamico. Un modello di passeggiata casuale a tempo continuo ha rivelato la complessa interazione tra l'arresto vetroso e la gelificazione, suggerendo che questo comportamento è controllato da due diverse scale di lunghezza di localizzazione. Ciascuna di esse è, a sua volta, caratterizzata dalla presenza di interazioni in competizione. Entrambi i sistemi sono stati ricreati a livello sperimentale con miscele di colloidi-polimeri. Gli studi sul paesaggio energetico potenziale, che hanno messo in luce i complicati effetti delle multi-particelle (formate, cioè, da molteplici particelle) in sistemi complessi, hanno condotto all'elaborazione di una descrizione modificata in grado di facilitare l'identificazione delle scale di lunghezza del movimento cooperativo e la valutazione degli effetti delle dimensioni del sistema sulle dinamiche. I risultati ottenuti hanno promosso lo sviluppo del campo della fisica della materia soffice. Una maggiore comprensione dei comportamenti dinamici complessi della materia soffice promuoverà lo sviluppo di prodotti futuri e il potenziamento dei metodi di trattamento. I risultati dell'iniziativa, ampiamente divulgati nel corso di conferenze internazionali, hanno stimolato la creazione di solide collaborazioni attualmente in corso.
Parole chiave
Liquidi in grado di formare reti, materia soffice, modello, paesaggio energetico potenziale, passeggiata casuale a tempo continuo, arresto vetroso, gelificazione
