Soffice la Materia, fatale l’attrazione

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Sostanze dalle proprietà intermedie tra solidi e liquidi, i colloidi hanno comportamenti davvero sorprendenti perché possono solidificare del tutto all’improvviso, le conseguenze sono a noi ben familiari: i dentifrici e molti prodotti per pulizia, ma anche alimenti come i formaggi, si ottengono grazie a questo processo, eppure c'è ancora molto da comprendere circa il comportamento su scala microscopica di questi materiali soffici – così sono anche noti i colloidi.

Per la prima volta una ricerca frutto dalla collaborazione tra Centro SOFT (INFM-CNR) di Roma, Università Sapienza e Università di Harvard chiarisce il meccanismo che permette ai colloidi di diventare solidi. Lo studio, che sarà pubblicato su Nature*, è stato condotto esaminando una soluzione colloidale di palline di pmma (polimetilmetacrilato) con dimensione di qualche micrometro. Aggiungendo alla soluzione un polimero (il soluto) in quantità opportuna le palline di pmma cominciano ad aggregarsi tra loro e la soluzione colloidale si trasforma in un gel e acquista caratteristiche tipiche dei solidi. Esaminando la sostanza si scopre però che le zone dove si addensano le palline di ppma occupano una porzione piccolissima, appena il 2-3% dell’intero volume, ma tutto il campione è solido.

I ricercatori hanno dimostrato che il passaggio dallo stato liquido allo stato di gel coincide in questi sistemi con l’inizio di una transizione di fase. Quest’ultima favorisce la formazione di strutture filamentose che successivamente vetrificano trasformando il gel in un solido. Il bizzarro comportamento dei colloidi è dunque un peculiare effetto della transizione di fase, spiega Emanuela Zaccarelli del Centro SOFT, ma dalla sua comprensione possono nascere importanti sviluppi per applicazioni tecnologiche e biologiche.

Francesco Sciortino, ricercatore del Centro SOFT e docente all’Università Sapienza, aggiunge inoltre che «i risultati ottenuti per questo sistema possono aiutarci a comprendere come si formano gli aggregati disordinati di proteine, a loro volta sostanze colloidali. In particolare risulta di estremo interesse capire il meccanismo di formazione dei gel proteici per riuscire ad attivarlo o inibirlo a seconda della necessità».

* Gelation of particles with short-range attraction, Peter J. Lu, Emanuela Zaccarelli, Fabio Ciulla, Andrew B. Schofield, Francesco Sciortino e David A. Weitz, Nature doi:10.1038/nature06931.

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