Di Pesach Benson • 30 aprile 2026
Gerusalemme, 30 aprile 2026 (TPS-IL) — Un mistero della fisica vecchio di un secolo si avvicina alla soluzione grazie a nuove ricerche che gettano nuova luce su come i liquidi si trasformano in solidi rigidi simili al vetro senza alcun cambiamento evidente nella struttura. I risultati potrebbero avere un impatto sulla produzione alimentare, sui gel, sul cemento e persino sulla medicina.
Il fenomeno, noto come “transizione vetrosa”, colpisce molti materiali di uso quotidiano e industriale, dai prodotti alimentari alle vernici e ai gel, ma è stato difficile prevedere esattamente quando un liquido che scorre si irrigidisce improvvisamente. Ha perplesso gli scienziati per oltre 100 anni perché i materiali possono apparire solidi ma rimanere quasi invariati a livello microscopico.
Un team di scienziati israeliani e tedeschi ha introdotto un nuovo metodo sperimentale per osservare la transizione tracciando minuscole particelle incorporate nel materiale. Lo studio, condotto dal Prof. Haim Diamant e dalla Prof.ssa Yael Roichman della School of Chemistry della Tel Aviv University, in collaborazione con il gruppo del Prof. Stefan Egelhaaf della Heinrich Heine University Düsseldorf, è stato pubblicato sulla rivista peer-reviewed Nature Physics.
“Il significato di questa ricerca non risiede solo nell’identificazione di nuove firme della transizione vetrosa, ma anche nell’offrire una nuova prospettiva sul fenomeno nel suo complesso”, ha affermato Diamant. “Le nostre scoperte dimostrano che la transizione vetrosa non è semplicemente un graduale rallentamento del moto delle particelle, ma è accompagnata da un profondo cambiamento nel modo in cui l’impulso viene trasmesso da punto a punto all’interno del materiale.”
I ricercatori hanno utilizzato colloidi — liquidi riempiti di particelle microscopiche — come sistema modello. I colloidi sono miscele in cui minuscole particelle solide sono sospese in un liquido, consentendo al materiale di fluire come un liquido pur comportandosi in modi complessi a seconda della densità con cui le particelle sono impacchettate. All’aumentare della densità delle particelle, il sistema diventa affollato fino a quando non si “inceppa” e si comporta come un solido.
L’innovazione chiave è stata l’aggiunta di particelle traccianti molto piccole che rimangono mobili anche quando il materiale circostante rallenta drasticamente. Tracciando coppie di questi traccianti con microscopia avanzata, gli scienziati sono stati in grado di misurare come il moto e le forze si diffondono attraverso il sistema in tempo reale.
I risultati hanno mostrato un chiaro cambiamento nel comportamento del materiale. In un liquido, il moto si diffonde su lunghe distanze attraverso il sistema. Avvicinandosi allo stato vetroso, questa propagazione si interrompe e il materiale inizia a comportarsi più come un solido che assorbe l’impulso piuttosto che trasmetterlo.
Lo studio ha identificato tre chiare firme di questa transizione. Primo, un cambiamento nel modo in cui le correlazioni spaziali decadono con la distanza. Secondo, l’emergere di una scala di lunghezza caratteristica crescente legata all’aumento della viscosità. Terzo, l’apparizione di moti opposti tra particelle vicine, che mostrano lo sviluppo di resistenza al taglio, una proprietà chiave dei solidi.
Oltre alla fisica fondamentale, il metodo ha importanti applicazioni pratiche. Potrebbe aiutare a migliorare la progettazione e la lavorazione di gel, vernici, prodotti alimentari e materiali industriali come cemento e sospensioni ceramiche. Molti di questi sistemi possono passare improvvisamente dal fluire agevolmente all’incepparsi o solidificarsi, creando notevoli sfide nella produzione. Il nuovo approccio offre un modo per prevedere e controllare meglio queste transizioni, migliorando stabilità, consistenza e prestazioni.
La tecnica potrebbe anche beneficiare la biologia e la medicina, dove tessuti, sangue e ambienti cellulari si comportano spesso come materiali parzialmente liquidi e parzialmente solidi. Comprendere quando e come questi sistemi si irrigidiscono potrebbe migliorare la ricerca sulla guarigione delle ferite, sulla progressione delle malattie e sui sistemi di rilascio di farmaci che si basano su cambiamenti controllati della consistenza dei materiali all’interno del corpo.