Coloides - misturas de partículas feitas de uma substância, dispersos em outra substância - surgem em várias áreas da vida cotidiana, incluindo cosméticos, comida e tinturas, e formar sistemas importantes dentro de nossos corpos. Compreender o comportamento dos colóides, portanto, tem implicações abrangentes, no entanto, investigar a rotação de partículas esféricas tem sido um desafio. Agora, uma equipe internacional, incluindo pesquisadores do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio, criou partículas com um núcleo fora do centro ou "olho" que podem ser rastreados usando microscopia. Suas descobertas são publicadas em Revisão Física X .

As partículas suspensas em um líquido se movem de um lugar para outro como resultado do movimento browniano, que pode ser facilmente detectado com um microscópio. Contudo, essas partículas também giram, o que é muito mais difícil de ver se forem esféricos.

Os pesquisadores superaram isso criando partículas feitas de duas cores diferentes do mesmo material. A esfera central - que eles chamam de olho - é colocada fora do centro na superfície da partícula. Ele fornece um ponto que pode ser seguido em um microscópio para determinar as mudanças de orientação à medida que a partícula gira.

"A rotação de uma partícula coloidal nos fala sobre a hidrodinâmica circundante - o movimento do líquido em suspensão - e as forças de contato, como atrito. Contudo, para obter a imagem completa em uma suspensão densa, todas as partículas devem ser rastreadas de uma vez, "explica o autor correspondente do estudo, o professor Hajime Tanaka." Além de fornecer um ponto a ser rastreado ao longo do tempo, a densidade e o índice de refração de nossas partículas podem ser combinados para que as imagens 3D necessárias possam ser adquiridas. "

Ao rastrear uma suspensão densa de partículas carregadas formando um cristal coloidal - que tem um arranjo ordenado de partículas - foi descoberto que a rotação das esferas vizinhas foi acoplada e movida em direções opostas, como engrenagens em malha.

Além disso, um sistema com partículas sem carga mostrou que havia uma relação entre a cristalinidade local - a ordenação nas imediações - e a difusividade rotacional, que descreve o processo de recuperação do equilíbrio da orientação.

Os pesquisadores também observaram o movimento rotacional "stick-slip" entre as partículas que fazem contato, onde um grande vizinho poderia parar o movimento de uma partícula por atrito.

"Nosso sistema forneceu uma visão muito necessária sobre o acoplamento hidrodinâmico e de fricção em coloides muito densos, "diz outro autor correspondente, o professor Roel Dullens." Esperamos que nossas descobertas tenham um impacto significativo no projeto de processos industriais envolvendo colóides, bem como na compreensão dos processos biológicos. "