Des chercheurs de l'Université de Tokyo ont mis au point une méthode pour suivre la gélification des gels colloïdaux. Leur technique de microscopie confocale a permis d'analyser les différentes étapes du processus, permettant de mieux comprendre leur stabilité mécanique. On espère que la compréhension acquise grâce à cette technique contribuera au développement de gels colloïdaux dans les nombreux domaines dans lesquels ils impactent la vie quotidienne, de la pharmacie à la construction.

De nombreux cosmétiques, médicaments, les produits alimentaires et même les matériaux de construction sont constitués de gels colloïdaux, et comme résultat, les colloïdaux sont largement étudiés. Cependant, à ce jour, les méthodes de recherche n'ont pas été capables de suivre le processus complet de gélification. Maintenant, des chercheurs de l'Université de Tokyo ont utilisé la microscopie confocale pour analyser le processus en temps réel avec une résolution de particule unique. Leurs conclusions sont publiées dans Avancées scientifiques .

Les gels colloïdaux sont constitués de deux phases entrelacées :un réseau de particules solides et un solvant liquide. Le résultat est des matériaux mous-solides avec des propriétés uniques, y compris l'élasticité et la stabilité mécanique, qui en font des choix intéressants pour de nombreuses applications. Bien que ces propriétés aient été exploitées commercialement, elles ne sont pas complètement expliquées par les connaissances théoriques acquises à ce jour.

"L'étude des gels colloïdaux déjà formés signifie que le processus réel de gélification reste en quelque sorte une boîte noire, ", explique l'un des principaux auteurs de l'étude, Hideyo Tsurusawa.

Le co-auteur Mathieu Leocmach dit, "En établissant une méthode qui nous permet de suivre la cinétique de l'ensemble du processus de gélification, nous avons acquis de nouvelles connaissances sur les origines des propriétés caractéristiques des gels colloïdaux. La compréhension des différentes étapes de la gélification nous a permis de démontrer un lien direct entre la stabilité mécanique des gels et les structures isostatiques."

Les structures isostatiques sont des particules ou des amas qui subissent des forces équilibrées. Les chercheurs ont découvert que le point du processus de gélification où la solidité apparaît correspond au point de percolation isotrope des structures isostatiques à travers le gel. Leur comparaison des différences de comportement de percolation entre les gels à faible et à haute concentration a suggéré que la percolation spatiale des structures isostatiques est directement liée à la stabilité mécanique.

"La nature et la résolution en temps réel de notre technique ont abouti à une compréhension approfondie qui n'était pas réalisable auparavant, ", explique l'auteur correspondant de l'étude, Hajime Tanaka. "Nous espérons que ces informations améliorées seront utiles aux chercheurs travaillant à résoudre des problèmes mécaniques et rhéologiques complexes dans le large éventail d'applications de gel colloïdal."