Nuovi scenari di cooperazione tra le molecole
I liquidi in grado di formare reti, che fanno parte della classe generica di fluidi complessi caratterizzati da un accoppiamento inerente tra strutture e dinamiche, rappresentano un paradigma sperimentale eccellente nel quale è possibile valutare i comportamenti unici della materia soffice. Scienziati finanziati dall'UE hanno avviato il progetto NFLIQUID ("Dynamics and structure in a network-forming liqui") allo scopo di analizzare i meccanismi di cooperazione individuati in numerosi materiali. Servendosi di una varietà di metodi numerici e di tecniche di modellizzazione, gli esperti hanno analizzato un modello semplice costituito da mesoparticelle in un solvente acquoso con collegamenti polimerici. Il lavoro ha seguito due direttrici principali: la prima analizzava la competizione tra la formazione di vetro e di gel (ovvero l'interazione tra l'arresto vetroso e la gelificazione), mentre la seconda era incentrata su studi relativi al paesaggio energetico potenziale (PEL), che rappresenta un indicatore delle transizioni tra le fasi e il comportamento dinamico. Un modello di passeggiata casuale a tempo continuo ha rivelato la complessa interazione tra l'arresto vetroso e la gelificazione, suggerendo che questo comportamento è controllato da due diverse scale di lunghezza di localizzazione. Ciascuna di esse è, a sua volta, caratterizzata dalla presenza di interazioni in competizione. Entrambi i sistemi sono stati ricreati a livello sperimentale con miscele di colloidi-polimeri. Gli studi sul paesaggio energetico potenziale, che hanno messo in luce i complicati effetti delle multi-particelle (formate, cioè, da molteplici particelle) in sistemi complessi, hanno condotto all'elaborazione di una descrizione modificata in grado di facilitare l'identificazione delle scale di lunghezza del movimento cooperativo e la valutazione degli effetti delle dimensioni del sistema sulle dinamiche. I risultati ottenuti hanno promosso lo sviluppo del campo della fisica della materia soffice. Una maggiore comprensione dei comportamenti dinamici complessi della materia soffice promuoverà lo sviluppo di prodotti futuri e il potenziamento dei metodi di trattamento. I risultati dell'iniziativa, ampiamente divulgati nel corso di conferenze internazionali, hanno stimolato la creazione di solide collaborazioni attualmente in corso.
