Studio del ruolo del solvente nel processo di ageing di un sistema colloidale carico

Abstract

In questo lavoro di tesi si è indagato il ruolo del solvente nelle sospensioni colloidali di laponite - un’argilla sintetica - e acqua, che effettuano una transizione di fase da liquido a gel o vetro nel tempo (“invecchiamento”). Sono stati scelti due campioni a diverse concentrazioni in peso di argilla - Cw=1.5% e Cw=3.0% - il cui stato arrestato è, rispettivamente, un gel all’equilibrio e un vetro di Wigner. Dal punto di vista dinamico, è stato studiato l’effetto della sostituzione isotopica D/H nel solvente sull’evoluzione dei campioni tramite misure di Dynamic Light Scattering, e si è osservato che l’introduzione del deuterio rallenta la dinamica di invecchiamento ma non ne altera la fenomenologia. L’ipotesi formulata è che questo sia dovuto a una maggiore viscosità del D2O rispetto all’H2O. Dal punto di vista della struttura, i campioni sono stati indagati tramite diffrazione di neutroni, su un range di momenti scambiati Q che va dall’A al nm. Si è osservato che in prossimità della laponite l’acqua si polarizza e assume un ordine a lungo range influenzato dalla sua struttura cristallina. Inoltre, a valori di Q maggiori delle distanze intermolecolari, si osserva una pendenza che potrebbe indicare la presenza di contatti parziali tra i dischetti nei campioni arrestati, compreso il vetro di Wigner. Questo confermerebbe l’ipotesi che le forze repulsive e attrattive, in questo tipo di sistemi, agiscono su scale temporali separate (le forze attrattive richiedono più tempo). Entrambi i tipi di indagine – dinamica e strutturale – mostrano che il ruolo del solvente nei potenziali di interazione tra le particelle di laponite andrebbe riconsiderato: non lo si può trattare come un mezzo continuo come si è sempre fatto.