Vid beräkning av elektrokinetisk kraft, konventionen har varit att anta att det inte finns någon relativ hastighet för vätskan jämfört med ytan, vilket gäller för hydrofila ytor. Dock, detta måste omprövas för hydrofoba ytor. Prof Hiroyuki Ohshima från Tokyo University of Science har bedrivit teoretisk forskning om elektrokinetiska fenomen i kolloidala partiklar i 50 år. Nu, han har sammanfattat några av de viktigaste rönen inom sitt område i en övertygande översiktsartikel.

Kolloidala suspensioner är heterogena blandningar av partiklar med diametrar på cirka 2-500 nanometer, som permanent avbryts i en andra fas, vanligtvis en vätska. På grund av den lilla partikelstorleken hos det suspenderade materialet, en kolloid separeras inte i sina karakteristiska komponenter även om den får förbli ostörd, inte heller kan det suspenderade materialet separeras genom filtrering. Kolloider särskiljs från andra typer av blandningar genom flera viktiga särskiljande egenskaper, en av dessa är den elektrokinetiska kraften i kolloidala suspensioner, även känd som "zetapotentialen".

För att utforska zeta potential, vi måste först förstå vad en "halka yta" är. En glidyta är ett "elektriskt dubbelskikt" som bildas på ytan av ett föremål när det utsätts för en vätska. Detta dubbla lager består av ett lager av laddningar som fäster vid föremålets yta som ett resultat av kemiska interaktioner, och ett andra lager av motsatta laddningar som attraheras av det första lagret. På grund av attraktionen mellan dessa två lager av motsatta "joner" eller laddningar, en elektrisk potential skapas, och detta är zetapotentialen. Zetapotentialen uppstår också i dubbla lager på ytan av partiklar suspenderade i kolloider.

Prof Hiroyuki Ohshima från Tokyo University of Science har varit en livslång teoretisk forskare av elektrokinetiska fenomen som kolloidala partiklars rörelse i ett elektriskt fält och elektrostatiska interaktioner mellan kolloidala partiklar. Han har nyligen sammanfattat några av de viktigaste rönen inom sitt område i en recension publicerad i tidskriften Framsteg inom kolloid- och gränssnittsvetenskap . Han hävdar vikten av zetapotential i kolloidal ytkemi. Enligt honom, "spridningsstabiliteten hos kolloidala partiklar, vilket är en av de viktigaste frågorna inom kolloid ytkemi, beror mycket på partiklarnas zetapotential."

Zetapotentialen beräknas baserat på partiklarnas elektroforetiska rörlighet. Tills nu, vätskans halkfria gränstillstånd, som antar att vätskan kommer att ha noll hastighet i förhållande till gränsen, har använts vid beräkning av zetapotentialen. Dock, medan detta villkor är tillämpligt på partiklar med en hydrofil ("vattenälskande") yta, det kan inte appliceras på partiklar med en hydrofob ("vattenskygg") yta. I detta fall, Naviers gränsvillkor, som tar hänsyn till vätskans relativa hastighet, tillämpas.

I Naviers gränstillstånd, effekten av den hydrodynamiska glidningen kännetecknas av glidlängden. När ytan är hydrofil, glidlängden anses vara noll, och den ökar successivt med ökad hydrofobicitet på ytan, där partikelytans molekyler svagt interagerar med molekylerna i den omgivande fasen så att vätskeglidning uppstår. I enlighet, en oändligt stor glidlängd motsvarar teoretiskt en helt hydrofob yta. Från denna information, teoretiska beräkningar visar att elektroforetisk rörlighet och sedimentationspotential ökar med ökande glidlängd.

Enligt professor Ohshima, vad som är mer intressant är att om vi accepterar möjligheten av närvaron av en glidyta på en sfärisk fast kolloidal partikel, vi kan observera att de elektrokinetiska egenskaperna hos denna fasta partikel kommer att likna hydrodynamiskt de hos en vätskedroppe.

Dessa fynd understryker vikten av att ompröva hur de elektrokinetiska egenskaperna hos hydrofila och hydrofoba ytor varierar och visar hur de påverkar dynamiken hos kolloidala suspensioner. Prof Ohshima avslutar, "Vi har konstruerat en allmän teori som beskriver olika elektrokinetiska fenomen av partiklar med en glidyta. Genom att tillämpa denna teori, vi kunde förvänta oss en mer exakt utvärdering av zetapotential och kolloidal partikelspridningsstabilitet i framtiden."