Studio italiano svela i segreti del gel

Perché alcune sostanze hanno la capacità di solidificarsi? Yogurt, gelatina per capelli, albume d’uovo, dentifricio e prodotti per la pulizia: tutti con le stesse caratteristiche, finora sconosciute e oggi note grazie ad uno studio condotto da un gruppo composto da ricercatori della Sapienza e del centro INFM-CNR-SOFT, coordinati da Francesco Sciortino, e dell’Università di Harvard.
La ricerca, pubblicata oggi su Nature, ha chiarito ora un meccanismo fondamentale, ovvero attraverso quali modalità una soluzione colloidale passa dallo stato liquido a quello di gel. I ricercatori hanno realizzato la scoperta grazie all’utilizzo di un nuovo, potente microscopio confocale (progettato dal team di Harvard) 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.
Alla fine 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 scoperta trova applicazione nel campo alimentare, farmaceutico e cosmetico, campi in cui i processi di gelificazione e di stabilità chimico-fisica dei prodotti giocano un ruolo particolarmente rilevante.
Manuel Massimo