EO

Van eieren koken tot het stollen van bloed: hoe ontstaan gels?

21 juli 2020 om 12:44 uur

Gels komen overal in ons dagelijks leven voor, maar de precieze manier waarop ze ontstaan is niet heel goed begrepen. Door experimentele waarnemingen te combineren met numerieke modellen hebben natuurkundigen van de universiteiten van Amsterdam en Cambridge en van Unilever nu laten zien dat gelvorming sterke overeenkomsten vertoont met percolatie.


De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Communications.

 

Alle gelvormingsverschijnselen zijn gebaseerd op coagulatie (stollen) van de onderliggende deeltjes: eiwitten in ei, melk of bloed die samenkomen, ruimtevullende netwerken vormen en daarmee stijfheid verlenen aan een materiaal op dezelfde manier als een spin van zachte draden een stevig web weet te maken.

 

Fractale structuren

Gelvorming verschilt van kristalvorming, waarbij de atomen en moleculen zich rangschikken in een periodiek rooster met hoge dichtheid. Bij gelvorming ontstaan netwerken met een lage dichtheid en met een bijzondere structuur: ze vormen vaak fractals die een intrigerende zelfgelijkendheid vertonen: de structuren blijven er hetzelfde uitzien als we inzoomen op steeds kleinere details.

 

Hoewel gelvorming alomtegenwoordig is in de natuur, is het verschijnsel niet heel goed begrepen. Er is geen algemene natuurkundige theorie die alle verschillende gelvormingsprocessen beschrijft. De onderzoekers gebruikten nu directe waarnemingen van het samenkomen van de onderliggende deeltjes, waarbij ze de onderlinge aantrekkingskracht konden beïnvloeden, en computersimulaties en theoretische modellen. Het onderzoek geeft een direct inzicht in hoe de gelstructuren zich ontwikkelen. Terwijl de deeltjes samenkomen en het aantal verbonden ‘buren' groeit, verliezen de deeltjes snelheid en wordt het systeem steeds stijver, tot aan het punt dat het grootste zo ontstane web de hele ruimte van het systeem vult (het ‘percoleert') en zo aan het hele materiaal stijfheid verleent.

 

Het beroemdste voorbeeld van percolatie is waarschijnlijk de manier waarop water zich verspreidt door gemalen koffiebonen en daarbij de oplosbare bestanddelen meeneemt die de koffie zijn kleur en smaak geven. Percolatie zorgt ervoor dat de vloeistof aan de andere kant van de gemalen koffie weer vrijkomt. De onderzoekers hebben nu ontdekt dat de volledig verbonden staat waarin en gel zich bevindt, op een soortgelijke manier ontstaat als allerlei andere percolatieverschijnselen in de natuur- en scheikunde. Als je ontbijt maakt is de natuurkunde van het koken van een ei hetzelfde als die van het koffiezetten! Het enige verschil: het percolerende netwerk dat zich vormt uit de samenkomende eiwitten is een vaste stof, terwijl het in de koffie bestaat uit vloeibaar water.

 

De resultaten laten een nieuwe thermodynamische fase-overgang zien, naast bekendere fase-overangen zoals bevriezen (kristalvorming) en verdampen. In de gelvormings-overgang wordt het systeem steeds meer gevangen in de toestand van een groeiend, alles verbindend netwerk-in tegenstelling tot kristalvorming, waar atomen en moleculen een geordend rooster vormen. De uitkomsten, die gebruikt kunnen worden voor allerlei producten in de voedsel- en cosmeticaïndustrie, maar ook in de biologie en nanowetenschappen, hebben vele toepassingen.

 

Reacties (1)

Ik vraag me af of gelvorming reversibel kan zijn?
Iemand enig idee?
Denis Comeyne, 24 juli 2020 18:18
 

Gerelateerd nieuws

De zwerftocht van het micro-scharnier

De zwerftocht van het micro-scharnier (video)

Brownse beweging is het voortdurend bewegen van microscopisch kleine objecten door een bombardement van de omringende deeltjes. Hoe verandert deze beweging als het object flexibel is in plaats van rigide?

Nieuw wiskundig raamwerk verklaart de verschijning van grote energiestoringen

De verschijning van grote energiestoringen verklaard

Nieuw onderzoek toont aan dat de statistische verdeling van de grootte van energiestoringen gelinkt kan worden aan de grootte van steden. Uit de analyse blijkt dat het investeren in netwerk upgrades dit soort storingen…

Sophie Borgne is Engineer Powerwoman 2020

Sophie Borgne is Engineer Powerwoman 2020

Sophie Borgne is benoemd tot Engineer Powerwoman van het jaar 2020. Zij werd geëerd tijdens het WomenPower congres van de Hannover Messe Digital Days. Bij de prijs hoort een geldbedrag van 5000 euro.

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

19 augustus 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

27 augustus 2020, Online

Printed Electronics | Diversity in Tech

De Organic and Printed Electronics Association (OE-A) en High Tech Campus Eindhoven brengen technologie...

8 september 2020, Eindhoven

Cyber Event

Gratis Cyber Event voor ondernemers in de hightech- en maakindustrie door Cyber Weerbaarheidscentrum...

Meer agendapunten »