p Pesquisadores do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio conduziram simulações considerando e negligenciando as interações hidrodinâmicas para determinar se essas interações causam ou não a grande discrepância observada entre as taxas de nucleação experimental e calculada para sistemas coloidais de esfera dura, que são usados ​​para modelar a cristalização. A equipe obteve taxas de nucleação semelhantes em ambas as simulações, esclarecer que as interações hidrodinâmicas não podem explicar a incompatibilidade observada entre as taxas de nucleação reais e simuladas para sistemas de esfera dura. p A cristalização é o fenômeno físico da transformação de moléculas desordenadas em uma fase líquida ou gasosa em um cristal sólido altamente ordenado por meio de dois estágios:nucleação e crescimento. A cristalização é muito importante em materiais e ciências naturais porque ocorre em uma ampla gama de materiais, incluindo metais, compostos orgânicos, e moléculas biológicas, portanto, é desejável compreender de forma abrangente esse processo.

p Os colóides que consistem em esferas duras suspensas em um líquido são freqüentemente usados ​​como um sistema modelo para estudar a cristalização. Por muitos anos, uma grande discrepância de até dez ordens de magnitude foi observada entre as taxas de nucleação simuladas computacionalmente e medidas experimentalmente de coloides de esfera dura. Essa discrepância tem sido normalmente explicada pelas simulações que não levam em conta as interações hidrodinâmicas - as interações entre as moléculas de solvente. Pesquisadores do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio, a Universidade de Oxford, e a Universidade Sapienza recentemente se uniu para explorar melhor essa explicação para a discrepância entre as taxas de nucleação reais e calculadas.

p A colaboração desenvolveu primeiro um modelo coloidal de esfera dura que poderia simular de forma confiável o comportamento termodinâmico experimental de sistemas de esfera dura reais. Próximo, eles conduziram simulações de cristalização do sistema modelo considerando e negligenciando as interações hidrodinâmicas para esclarecer o efeito dessas interações no comportamento de cristalização.

p "Inicialmente, projetamos um modelo de simulação que reproduzia com precisão a termodinâmica real dos sistemas de esfera dura, "diz o autor principal do estudo, Michio Tateno." Isso confirmou a confiabilidade e adequação do modelo para uso em outras simulações. "

p Os resultados da simulação obtidos usando o modelo desenvolvido desprezando e considerando as interações hidrodinâmicas revelaram que as interações hidrodinâmicas não afetaram a taxa de nucleação, o que era contrário ao consenso prevalecente. Os gráficos da taxa de nucleação em relação à proporção de esferas duras no sistema foram os mesmos para cálculos com e sem interações hidrodinâmicas e também concordaram com os resultados relatados por outro grupo de pesquisa.

p "Realizamos cálculos usando o modelo desenvolvido com e sem considerar as interações hidrodinâmicas, "explica o autor sênior Hajime Tanaka." As taxas calculadas de nucleação de cristal foram semelhantes em ambos os casos, o que nos levou a concluir que as interações hidrodinâmicas não explicam as taxas de nucleação extremamente diferentes obtidas experimentalmente e teoricamente. "

p As descobertas da equipe de pesquisa ilustraram claramente que as interações hidrodinâmicas não são a origem da grande discrepância entre as taxas de nucleação experimental e simulada. Seus resultados aumentam nossa compreensão do comportamento de cristalização, mas deixam a origem dessa grande discrepância inexplicada.

p O artigo "Influência das interações hidrodinâmicas na cristalização coloidal" foi publicado em Cartas de revisão física .