Roma 30 aprile 2025 (Agenbio) – Un gruppo internazionale di ricercatori e ricercatrici – con membri dell’Istituto per le Applicazioni del Calcolo “M. Picone” del CNR di Roma, dell’Università di Bari, dell’Università di Edimburgo e della Koç University di Istanbul – ha studiato un nuovo tipo di materiale liquido, pubblicando i risultati sulla rivista Nature Communications. Questo materiale è un’emulsione doppia: una goccia di fluido che al suo interno contiene altre piccole gocce fatte di una miscela di liquidi speciali, tra cui un “gel” chiamato cristallo liquido attivo.
Queste strutture appartengono alla categoria della cosiddetta materia attiva, un tipo di materia che si comporta in modo molto dinamico: è composta da tantissimi elementi microscopici capaci di consumare energia e muoversi in modo coordinato. In natura, esempi di materia attiva si trovano in fenomeni come il volo collettivo degli uccelli o il movimento dei banchi di pesci. Ma anche su scala microscopica, come nei batteri o in alcune proteine cellulari, si osservano comportamenti simili.
«Quando questi cristalli liquidi attivi vengono racchiusi in una goccia, possono comportarsi in modo molto interessante, per esempio muovendosi spontaneamente, come fanno certe cellule viventi» spiega Giuseppe Gonnella dell’Università di Bari. «Il difficile è prevedere e controllare la direzione in cui si muovono, perché dipende anche dall’ambiente che le circonda».
Per affrontare questa sfida, i ricercatori hanno usato simulazioni al computer. Hanno scoperto che una singola goccia può muoversi spontaneamente in una direzione che dipende dalla posizione interna delle micro-gocce. Quando però ci sono più gocce interne, il sistema inizia a ruotare in modo regolare, come se avesse un suo “ritmo”. In questo comportamento giocano un ruolo importante i difetti topologici, particolari irregolarità nella struttura interna del fluido.
Un esempio quotidiano di questi difetti si può osservare nelle impronte digitali, dove compaiono come piccoli vortici o punti di interruzione nelle linee dei polpastrelli. Nel caso dell’emulsione doppia, però, questi difetti si distribuiscono lungo delle linee che attraversano la goccia, creando strutture complesse e mai viste prima in questi materiali.
Questa ricerca non è solo interessante dal punto di vista fisico, ma può avere applicazioni in campi come la bioingegneria e la medicina. Per esempio, queste gocce potrebbero essere utilizzate per creare capsule intelligenti per il rilascio controllato di farmaci o per costruire materiali artificiali che imitano i tessuti biologici. Inoltre, lo studio contribuisce anche allo sviluppo di nuovi modelli matematici che aiutano a spiegare come si formano certe forme in natura e nei materiali. (Agenbio) Eleonora Caruso 9:00
