agenziastampa.org, qualche parola chiave

Anno 7 Numero 319

Svelato il segreto dei gel colloidali

Yogurt, gelatina per i capelli, albume d’uovo, dentifricio, maionese, vernici e inchiostri, galantina di pollo. Le sostanze colloidali sono comuni nella nostra vita quotidiana e indispensabili per le produzioni industriali, ma i principi che regolano la loro formazione e il loro funzionamento sono ancora in parte sconosciuti. Un gruppo composto da ricercatori della Sapienza e del centro INFM-CNR-SOFT, coordinati da Francesco Sciortino, e dell’Università di Harvard ha chiarito ora un meccanismo fondamentale, ovvero attraverso quali modalità una soluzione colloidale passa dallo stato liquido a quello di gel. Lo studio è stato selezionato dall’autorevole periodico scientifico “Nature” che pubblica la ricerca sul numero del 22 maggio.
I ricercatori hanno realizzato la scoperta grazie all’utilizzo di un nuovo, potente microscopio confocale e all’elaborazione di modelli teorici. L’attenzione degli studiosi si è concentrata in particolare su soluzioni colloidali composte da “palline” di dimensioni micrometriche dissolte in un solvente, che iniziano ad attrarsi grazie all’aggiunta di un polimero. Si trattava di capire come mai, superata una soglia critica di intensità della attrazione, le palline si arrestino in una struttura solida, nonostante il loro volume totale occupi solo una piccola parte del volume complessivo del campione.
L’utilizzo di un microscopio confocale ad alta risoluzione spaziale e temporale progettato dal team dell’Università di Harvard ha innanzitutto consentito di seguire la dinamica delle particelle componenti la soluzione. Il gruppo del professor Sciortino ha poi tradotto i parametri che controllano il sistema, diversi da esperimento a esperimento, in un diagramma di fase termodinamico universale, cioè un diagramma che descrive i passaggi di stato in rapporto a temperatura e pressione. È stato così possibile dimostrare che il passaggio dallo stato liquido a quello di gel avviene nel momento esatto in cui le “palline” si fermano perché ha inizio un passaggio di stato termodinamico (l’analogo del processo che nei sistemi molecolari consente la separazione gas-liquido). La separazione di fase infatti genera la formazione di strutture filamentari estese, con concentrazioni sufficientemente alte da innescare localmente una transizione di tipo “vetroso”, arrestando il sistema in un solido soffice e disordinato.
La ricerca offre anche un nuovo modello per la comprensione dei meccanismi di arresto cinetico nei sistemi atomici e molecolari. Le particelle colloidali infatti possono essere considerate dei “super-atomi” la cui posizione nel tempo è ora visualizzabile con estrema precisione grazie alla microscopia confocale.
La scoperta trova applicazione nel campo alimentare, farmaceutico e cosmetico, campi in cui i processi di gelificazione e di stabilità chimicofisica dei prodotti giocano un ruolo particolarmente rilevante.

www.uniroma1.it

Roma, 21 maggio 2008