Con il tempo il vetro si trasforma

I ricercatori del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) di Roma, in collaborazione con la Sapienza Università di Roma e Istituto italiano di tecnologia (Iit), hanno mostrato la prima evidenza sperimentale di una transizione spontanea tra due vetri differenti, dettata solo dal passare del tempo. Lo studio è pubblicato su 'Nature Communications'. "Abbiamo osservato la disposizione e il moto microscopico delle particelle nei due vetri", spiega Roberta Angelini, ricercatrice dell'Istituto per i processi chimico-fisici (Ipcf-Cnr), "lavorando su una dispersione di argilla colloidale mediante tecniche spettroscopiche avanzate di raggi X con luce di sincrotrone, rese possibile grazie all'European Synchrotron Radiation Facility (Esrf) di Grenoble. Una maggiore comprensione della transizione e della natura delle interazioni tra i due vetri è poi emersa dal confronto tra i risultati sperimentali e le simulazioni portate avanti da Emanuela Zaccarelli, ricercatrice dell'Istituto dei sistemi complessi del Cnr, confermando a livello sperimentale l'esistenza, mai rilevata precedentemente, di una transizione spontanea tra due vetri differenti nella materia soffice".

La dispersione di argilla passa da un vetro caratterizzato da particelle discoidali disordinate nelle posizioni e negli orientamenti a un nuovo vetro in cui i dischetti si orientano parzialmente a distanza a formare una struttura a 'castello di carte'. "In natura, questi passaggi da uno stato di aggregazione all'altro della materia sono in genere dovuti al cambiamento di un parametro esterno, come la temperatura", prosegue Angelini. "La grande novità di questa scoperta è che, per innescare il passaggio di stato, abbiamo dovuto semplicemente aspettare il passare del tempo". Precisa Giancarlo Ruocco del dipartimento di fisica della Sapienza. "Questi nuovi studi mostrano come le scoperte di materiali innovativi e ingegnerizzabili non possono oggi prescindere dall'utilizzo della cosiddetta materia soffice, il cui studio sta prendendo sempre più piede nella fisica moderna, e che ha dimostrato come esistano molti altri stati esotici di aggregazione della materia, quali per esempio appunto i gel, oltre ai tre scolasticamente noti: solido, liquido e gassoso".

Le dispersioni di argille colloidali, come la Laponite, si presentano sotto forma di liquido, gel e vetro e vengono usate sia in ambito tecnologico, sia nella vita quotidiana, come addensanti per vernici, cosmetici o prodotti per la pulizia domestica. "Si tratta di sistemi modello particolarmente interessanti sia per la ricerca di base, sia per le molteplici applicazioni tecnologiche che il nostro gruppo studia con successo da anni", conclude Barbara Ruzicka, ricercatrice dell'Ipcf-Cnr e coautrice dello studio. "Quello che abbiano capito con questa ricerca è che la stabilità a lungo termine dei materiali disordinati come i vetri dipende da come le particelle interagiscono e si dispongono a livello microscopico. Il loro controllo permette quindi di agire sulle proprietà del materiale, che risulta così ambivalente e utilizzabile in vari ambiti, dalle nanotecnologie al trasporto di farmaci".