Matèria blana

La matèria blana o física de la matèria condensada blana és una subrama de la física de la matèria condensada que comprén una varietat de sistemes físics deformats o estructuralment alterats per estrés tèrmic o mecànic de la magnitut de fluctuacions tèrmiques. Açò inclou líquits, coloide, polímero, bromera, geles, matèria granular, cristals líquits i diversos biomateriales. Estos materials compartixen una important característica comuna que els comportaments físics predominants ocorren a una escala d'energia comparable en l'energia tèrmica a temperatura ambiente. A estes temperatures, els aspectes quàntics són generalment despreciables. Pierre-Gilles de Gennes, considerat el pare de la matèria blana, va rebre el Premi Nobel de física en 1991 per descobrir que els métodos desenrollats per a estudiar fenomens d'orde en sistemes simples es poden generalisar a casos més complexos trobats en matèria blana, en particular, als comportaments de cristals líquits i polímero.

Propietats distintives

En la matèria blana sorgixen comportaments interessants que no poden predir-se, o és difícil fer-ho, solament a partir dels seus constituents atòmics o moleculars. Els materials classificats com a matèria blana presenten esta propietat per un clim comú a autoorganizarse en estructures físiques mesoscópicas. Com a comparació, en física de la matèria condensada dura sol ser possible predir el comportament general d'un material degut a que les molècules estan organisades en una ret cristalina sense canvis en el patró en cap escala mesoscópica.

Una característica que definix la matèria blana és l'escala mesoscópica de les estructures físiques. Les estructures són molt majors que l'escala microscòpica (entesa com la disposició d'àtoms i molècules), i no obstant molt menor que l'escala macroscòpica del material. Les propietats i interaccions d'estes estructures mesoscópicas poden determinar el comportament macroscòpic del material. Per eixemple, els vórtices turbulentos que ocorren naturalment en un líquit que fluïx són molt menors que la cantitat de líquit i aixina i tot molt majors que les seues molècules individuals, i la formació d'estos vórtices controla el comportament de fluix total del material. També les bombetes que conformen una bromera són mesoscópicas ya que individualment consistixen en un gran número de molècules, i no obstant la pròpia bromera està formada per un gran número d'estes bombetes, i la rigidea mecànica total de la bromera emergix de les interaccions combinades de les bombetes.

Una segona característica comuna de la matèria blana és l'importància de les fluctuacions tèrmiques. Les energies d'enllaç típiques en la matèria blana són d'escala similar a les energies tèrmiques. Aixina, les estructures estan constantment afectades per les fluctuacions tèrmiques, experimentant moviment browniano.

Finalment, una tercera característica distintiva de la matèria blana és l'autoorganización. El complex comportament característic i les estructures jeràrquiques sorgixen espontàneament segons evoluciona el sistema cap a l'equilibri.

Aplicacions

Els materials blans són importants en una àmplia varietat d'aplicacions tecnològiques. Poden aparéixer com a materials estructurals i d'empaquetat, bromera i adhesius, detergents i cosmètics, pintures, aditius alimentaris, lubrificants i aditius de combustible o goma de neumàtics, entre molts atres. Ademés, una cantitat important de biomateriales (sanc, múscul, llet, yogurt, gelatina) es poden classificar com a matèria blana. Els cristals líquits, una atra categoria de matèria blana, presenten una responsividad a camps elèctrics que els fa molt importants com a materials en pantalles (LCD). A pesar de les diverses formes d'estos materials, moltes de les seues propietats tenen orígens físic-químics comuns, com un gran número de graus de llibertat interns, interaccions dèbils entre elements estructurals i un delicat balanç entre contribucions entrópica i entálpica a l'energia lliure. Estes propietats duen a grans fluctuacions tèrmiques, una àmplia varietat de formes, sensibilitat de les estructures en equilibri a condicions externes, baixa durea macroscòpica i estats metaestables. Els cristals líquits actius són un atre eixemple de materials blans, a on els elements constituents en els cristals líquits es poden autoimpulsar. Materials blans com els polímero i els lípits han trobat també aplicacions en nanotecnología.