p Líquidos, com sua dinâmica fluida, muitas vezes estão longe do equilíbrio. Isso torna particularmente difícil modelar processos em matéria mole ou tecido vivo, que contêm líquidos. Uma nova pesquisa do Instituto de Ciência Industrial (IIS) da Universidade de Tóquio oferece uma abordagem elegante para modelar a auto-organização de sistemas fora de equilíbrio. p Esses sistemas naturalmente tentam se auto-organizar em estados mais estáveis. Suspensões coloidais - suspensões homogêneas de partículas não dissolvidas em um líquido, que são muito difundidos na natureza - tendem a se separar com o tempo se os coloides se atraem fortemente. Uma grande dificuldade na modelagem deste processo é a complexa interação dinâmica entre coloides e líquido. Os dois componentes têm dinâmicas muito diferentes que são difíceis de unir em um único modelo.

p O estudo IIS, publicado em Nature Computational Materials , resolve isso por meio de uma abordagem denominada dinâmica de partículas de fluido (FPD). Em vez de ser tratado como sólido, as partículas de colóide suspensas são simuladas como gotículas líquidas altamente viscosas indeformáveis. Isso efetivamente torna a suspensão coloidal uma mistura líquida binária, e elimina a necessidade de um tratamento complicado de uma condição de limite sólido-líquido.

p Para validar as simulações, eles foram comparados com estudos de microscópio 3-D de desmistura de suspensões coloidais reais, onde os coloides se agregam em aglomerados maiores. "Os principais fatores para controlar a estabilidade da dispersão foram o potencial intercolloid, que controla como as partículas interagem, e a temperatura, "diz o co-autor do estudo Michio Tateno." Escolha com cuidado, e o processo cinético de desmistura é reproduzido com muita precisão. "

p Além do potencial intercolloid e da temperatura, o modelo não contém parâmetros ajustáveis, o que o torna geralmente aplicável a misturas fora de equilíbrio de todos os tipos, e atesta a correção essencial do conceito subjacente da DPF. Contudo, o estudo confirmou um requisito crucial para qualquer modelo de tais sistemas - interações hidrodinâmicas.

p "As partículas em uma suspensão coloidal, embora estejam separados um do outro, interagir indiretamente por meio de seus efeitos no solvente ", explica o autor Hajime Tanaka." Esta 'interação hidrodinâmica' está presente em nosso modelo de FDP. Sem ele, por exemplo, em modelos que negligenciam o movimento do solvente - a cinética de separação de fases está completamente errada. "

p Tateno e Tanaka esperam que a simplicidade e precisão de suas previsões de FPD livres de parâmetros abram novos caminhos para simular matéria mole e fluidos biológicos, e poderia um dia melhorar o projeto auxiliado por computador de materiais coloidais avançados.