Kolloider är komplexa blandningar där mikroskopiska partiklar av ett ämne suspenderas jämnt i ett annat. De kan tillagas på många olika sätt, men för att uppnå önskvärda egenskaper i den slutliga blandningen, forskare måste upprätthålla en delikat kontroll över interaktionerna som äger rum mellan partiklarna. I ny forskning publicerad i European Physical Journal E , ett team ledd av Remco Tuinier vid Eindhovens tekniska universitet i Nederländerna visar denna nivå av kontroll för en typ av kolloid där de suspenderade partiklarna tar formen av ihåliga, nanoskala kuber — ett fall som endast tidigare har utforskats genom teoretiska beräkningar.

Sådana varianter av funktionella kolloider kan vara användbara i en rad olika teknologier, inklusive material som manipulerar ljusets vägar som färdas genom dem, samt mycket känsliga ljussensorer. Deras komplicerade beredningskrav kan uppnås genom att tillsätta polymerer som inte fastnar på mikropartiklarna, skapa zoner med lägre densitet runt dem. När dessa zoner överlappar varandra, partiklarna attraheras av varandra på karaktäristiska sätt. Detta beteende kan finjusteras genom tre olika tekniker:tillsats av polymermolekyler i olika koncentrationer; variera storleksskillnaden mellan partiklar och polymermolekyler; och ändra partikelformarna.

För ihåliga kiseldioxid nanokuber suspenderade i en lösning som innehåller polystyrenmolekyler, Tuiniers team mätte hur spridningen av ljus som passerade genom blandningen påverkades av polymerens koncentration. Tillsammans med visuella observationer, detta gjorde det möjligt för dem att bedöma blandningens stabilitet. Sammanlagt, de fann att deras experimentella resultat stämde anmärkningsvärt väl överens med tidigare teoretiska beräkningar. Deras slutsatser ger nya insikter i kolloidala blandningars olika fysik, och kan snart tillåta nya framsteg inom teknologier som känner av och manipulerar ljusflödet.