Materie moale
Materia moale sau materia moale condensată este o subcategorie de materie condensată care cuprinde o varietate de stări fizice care sunt ușor deformate de variațiile termice. Include lichide , coloizi , polimeri , spume , geluri , materiale granulare și diverse tipuri de materiale biologice. Aceste materiale au elemente comune în comportamentele fizice predominante care apar la scări de energie comparabile cu energia termică la temperatura camerei . La aceste temperaturi, aspectele cuantice sunt în general neglijabile.
Pierre-Gilles de Gennes , numit și „tată fondator al materiei moi” [1] a primit Premiul Nobel pentru fizică în 1991 pentru descoperirea că parametrii de ordine ai sistemelor termodinamice simple pot fi aplicați situațiilor mai complexe prezente în materie pufoasă. În special, el a studiat comportamentul cristalelor și polimerilor lichizi . [2]
Caracteristici distinctive
Comportamentele interesante din materia moale apar în moduri imprevizibile sau foarte dificil de previzionat direct de la constituenții atomici și moleculari. Acest lucru se datorează faptului că autoorganizarea în structurile fizice la dimensiuni mezoscopice este mai frecventă decât la scara microscopică (scara adecvată a atomului și a moleculei ) și sunt adesea mult mai mici decât scara macroscopică a materialelor . Proprietățile și interacțiunile acestor structuri mezoscopice pot determina comportamentul macroscopic al materialelor. De exemplu, vârtejurile de turbulență care apar în mod natural într-un curent lichid sunt mult mai mici decât cantitatea totală de lichid și sunt adesea mai mari decât moleculele individuale; totuși prezența acestor vârtejuri condiționează comportamentul totalității materialului. Din nou, bulele care alcătuiesc o spumă sunt mezoscopice deoarece detectează un număr mare de molecule, în timp ce spuma în sine este alcătuită dintr-un număr mare de aceste bule. Dimpotrivă, în fizica materiei condensate „dure” este adesea posibil să se prezică comportamentul general al unui material, deoarece moleculele sunt organizate într-o rețea de cristal fără modificări ale modelului la orice scară mezoscopică .
Aplicații
Materialele moi sunt importante într-o mare varietate de aplicații tehnologice. Ele pot apărea ca elemente structurale și pentru materiale de ambalare, spume și adezivi, detergenți și produse cosmetice, vopsele, aditivi alimentari, lubrifianți și aditivi pentru combustibili, cauciucuri pentru anvelope etc. În plus, o varietate de materiale biologice (sânge, mușchi, lapte, iaurt ...) pot fi clasificate drept „moi”. Cristalele lichide, o altă categorie a acestor materiale, prezintă răspunsuri la câmpurile electrice care le fac foarte importante, cum ar fi materialele din dispozitivele de afișare (LCD). În ciuda diverselor forme ale acestor materiale, multe dintre proprietățile fizico-chimice au origini comune, precum numărul mare de grade interne de libertate, interacțiunile slabe între elementele structurale și un echilibru delicat între contribuția entropică și entalpia la energia liberă de Helmholtz . Aceste proprietăți duc la fluctuații termice mari, o mare varietate de forme, sensibilitatea echilibrului la condițiile externe, moliciune macroscopică și stări metastabile.
Cercetare
Realizarea materiei „moi” conține nenumărate exemple de rupere a simetriei , elasticitate generalizată și fluctuație a gradelor de libertate, care a revigorat domeniile clasice ale fizicii ca fluide (acum generalizate de mecanica non- newtoniană ) și elasticitate (membrane, filamente și rețelele anizotrope sunt cele mai importante și au aspecte comune). Acestea oferă multe domenii de cercetare care sunt deja studiate în prezent. Materia condensată „moale” este, de asemenea, strâns legată de studiile de biofizică și, în consecință, de biotehnologie .
Exemple de materiale moi
- Coloizi
- Polimeri
- Cristale lichide
- Surfactanți
- Spume , geluri , microemulsii
- Materiale granulare
- Membrane biologice și alte materiale biologice
Notă
- ^ Buletinul de reologie Volumul 74 Numărul 2 iulie 2005 , p. 17
- ^ "Premiul Nobel pentru fizică 1991" , pe nobelprize.org . Adus pe 27 ianuarie .
Bibliografie
- I. Hamley, Introduction to Soft Matter (edn 2), J. Wiley, Chichester (2000).
- RAL Jones, Soft Condensed Matter , Oxford University Press, Oxford (2002).
- M. Daoud, CE Williams, (editori) Fizica materiei moi , Springer Verlag, Berlin (1999).
- Gerald H. Ristow, Formarea modelului în materiale granulare , Springer Tracts in Modern Physics, v. 161. Springer, Berlin (2000). ISBN 3 540 667016 .
- de Gennes, Pierre-Gilles, „Soft Matter”, Lectura Nobel, 9 decembrie 1991 .
Elemente conexe
linkuri externe
- Fizica „materiei moi” ( PDF ) [ link rupt ] , pe treccani.it .
- Lectura Nobel a lui Pierre-Gilles de Gennes ( PDF ), pe nobelprize.org .
- Materiale moi , pe tandf.co.uk .
- Științe Rai, fluide non-newtoniene și materie moale cu fizicianul Davide Cassi de la Universitatea din Parma , pe youtube.com .
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 38600 · LCCN (EN) sh94007759 · BNF (FR) cb145442614 (data) |
|---|
