Des chercheurs de Julich, Allemagne, ont, avec des collègues autrichiens, Italie, la Colombie et les États-Unis, développé un système modèle pour les colloïdes mous. Le modèle nous permet de mieux comprendre les corrélations entre la structure atomique des colloïdes et leurs propriétés matérielles perceptibles. Ces découvertes pourraient conduire à de nouvelles approches pour le développement ciblé de matériaux colloïdes innovants. Les résultats viennent d'être publiés dans la revue Nanoéchelle .

Les colloïdes sont des particules ou des gouttelettes finement dispersées de taille nanométrique ou micrométrique. Les colloïdes mous sont constitués de matériaux souples, par exemple, polymères, comme les protéines et les molécules synthétiques. Dans la nature, les colloïdes mous se trouvent dans les cellules, par exemple. Dans l'industrie, ils sont utilisés entre autres dans la transformation des aliments, cosmétiques et peintures en émulsion ou dans la production d'huile pour obtenir les propriétés d'écoulement nécessaires. Dans la fabrication de peinture, par exemple, ils garantissent que les produits sont faciles à appliquer mais ne coulent pas sur les surfaces.

Le système modèle développé par des chercheurs du Jülich Center for Neutron Science est composé d'eau et de copolymères séquencés - des molécules filiformes avec à la fois un composant hydrophile et un composant hydrophobe. Dans l'eau, les fils de polymère s'arrangent en étoile, avec les extrémités hydrophiles dirigées vers l'extérieur, et l'hydrophobe pointant vers l'intérieur. Si le composant hydrophile est grand, seules quelques molécules s'assembleront de manière lâche et leur comportement physique ressemble à celui des fils. Plus le composant hydrophobe est gros, plus les polymères s'agglutineront et seront denses, des sphères dures se forment.

Jusqu'à maintenant, il y a toujours eu des modèles physiques séparés pour les threads et les sphères, qui prédirait dans chaque cas si la solution résultante serait liquide ou vitreuse. Aidés par leurs investigations scientifiques et, entre autres, par des expériences de diffusion de neutrons, les chercheurs ont maintenant réussi à combiner les deux modèles et ont développé un diagramme de phase complet qui décrit les propriétés du matériau en fonction de la structure et de la concentration du colloïde - produisant un livre de recettes pour les colloïdes, pour ainsi dire. En effet, ils ont trouvé un paramètre de connexion qui décide essentiellement si la solution colloïdale modèle sera liquide ou vitreuse :la longueur d'interaction. Cela correspond approximativement au rayon dans lequel les colloïdes peuvent interagir les uns avec les autres, et dépend entre autres du nombre de molécules dont un colloïde est composé ainsi que de la force de concentration des colloïdes.

Une particularité des colloïdes modèles a rendu ces résultats possibles :leur douceur peut être réglée très finement sur une grande surface en modifiant le rapport de longueur entre les composants hydrophiles et hydrophobes des fils de la molécule. Le fait que les ingrédients de base restent toujours les mêmes facilite la distinction des corrélations fondamentales.