Pesquisadores de Julich, Alemanha, tenho, junto com colegas da Áustria, Itália, Colômbia e EUA, desenvolveu um sistema modelo para os chamados colóides moles. O modelo nos dá uma melhor compreensão das correlações entre a estrutura atômica dos colóides e suas propriedades materiais perceptíveis. Essas descobertas podem levar a novas abordagens para o desenvolvimento direcionado de materiais coloidais inovadores. Os resultados acabam de ser publicados na revista. Nanoescala .

Os coloides são partículas ou gotículas finamente dispersas do tamanho de nanômetros ou micrômetros. Colóides moles são feitos de materiais flexíveis, por exemplo, polímeros, como proteínas e moléculas sintéticas. Na natureza, colóides moles são encontrados nas células, por exemplo. Na industria, eles são usados, entre outras coisas, no processamento de alimentos, cosméticos e tintas de emulsão ou na produção de óleo para atingir as propriedades de fluxo necessárias. Na fabricação de tintas, por exemplo, eles garantem que os produtos são fáceis de aplicar, mas não escorrem das superfícies.

O sistema modelo desenvolvido por pesquisadores do Jülich Center for Neutron Science é composto de água e copolímeros em bloco - moléculas semelhantes a fios com um componente hidrofílico e outro hidrofóbico. Na água, os fios de polímero se organizam em forma de estrela, com as extremidades hidrofílicas apontando para fora, e o hidrofóbico apontando para dentro. Se o componente hidrofílico for grande, apenas algumas moléculas se agrupam livremente e seu comportamento físico se assemelha ao de fios. Quanto maior for o componente hidrofóbico, quanto mais polímeros se aglutinam e se tornam mais densos, esferas duras são formadas.

Até agora, sempre houve modelos físicos separados para roscas e esferas, que preveria em cada caso se a solução resultante seria líquida ou vítrea. Auxiliado por suas investigações científicas e, entre outras coisas, por experimentos de espalhamento de nêutrons, os pesquisadores agora conseguiram combinar os dois modelos e desenvolveram um diagrama de fase abrangente que descreve as propriedades do material dependendo da estrutura e concentração do colóide - produzindo um livro de receitas para colóides, por assim dizer. Com efeito, eles encontraram um parâmetro de conexão que essencialmente decide se a solução coloidal modelo será líquida ou vítrea:o chamado comprimento de interação. Isso corresponde aproximadamente ao raio em que os coloides podem interagir uns com os outros, e depende, entre outras coisas, de quantas moléculas um colóide é composto, bem como da força de concentração dos colóides.

Uma característica especial dos coloides modelo tornou essas descobertas possíveis:sua suavidade pode ser ajustada muito bem em uma grande área, alterando a proporção do comprimento entre os componentes hidrofílicos e hidrofóbicos dos fios da molécula. O fato de que os ingredientes básicos sempre permanecem os mesmos torna mais simples distinguir correlações fundamentais.