Coloides:mezclas de partículas hechas de una sustancia, dispersos en otra sustancia, surgen en numerosas áreas de la vida cotidiana, incluidos los cosméticos, alimentos y tintes, y formar sistemas importantes dentro de nuestros cuerpos. Comprender el comportamiento de los coloides tiene, por tanto, implicaciones de amplio alcance, sin embargo, investigar la rotación de partículas esféricas ha sido un desafío. Ahora, un equipo internacional que incluye investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio ha creado partículas con un núcleo u "ojo" descentrado que se pueden rastrear mediante microscopía. Sus hallazgos se publican en Revisión física X .

Las partículas suspendidas en un líquido se mueven de un lugar a otro como resultado del movimiento browniano, que se puede detectar fácilmente con un microscopio. Sin embargo, estas partículas también giran, que es mucho más difícil de ver si son esféricos.

Los investigadores superaron esto creando partículas hechas de dos colores diferentes del mismo material. La esfera central, a la que llaman ojo, está descentrada en la superficie de la partícula. Proporciona un punto que se puede seguir bajo un microscopio para determinar los cambios de orientación a medida que gira la partícula.

"La rotación de una partícula coloidal nos informa sobre la hidrodinámica circundante (el movimiento del líquido en suspensión) y las fuerzas de contacto, como la fricción. Sin embargo, para obtener la imagen completa en una suspensión densa, todas las partículas deben rastrearse a la vez, "explica el autor correspondiente del estudio, el profesor Hajime Tanaka." Además de proporcionar un punto para rastrear a lo largo del tiempo, la densidad y el índice de refracción de nuestras partículas se pueden igualar para que se puedan adquirir las imágenes 3D necesarias ".

Al rastrear una suspensión densa de partículas cargadas que forman un cristal coloidal, que tiene una disposición ordenada de partículas, se encontró que la rotación de las esferas vecinas estaba acoplada y movida en direcciones opuestas, como engranajes engranados.

Además, un sistema con partículas sin carga mostró que había una relación entre la cristalinidad local (el orden en el entorno inmediato) y la difusividad rotacional, que describe el proceso de recuperación del equilibrio de la orientación.

Los investigadores también observaron un movimiento de rotación "pegado-deslizante" entre las partículas que hacen contacto, donde un vecino grande podría detener el movimiento de una partícula por fricción.

"Nuestro sistema ha proporcionado información muy necesaria sobre el acoplamiento hidrodinámico y por fricción en coloides muy densos, ", dice otro autor correspondiente, el profesor Roel Dullens." Esperamos que nuestros hallazgos tengan un impacto significativo en el diseño de procesos industriales que involucran coloides, así como sobre la comprensión de los procesos biológicos ".