كيف تحوّل القضبان السائل إلى هلام سريع
في كأس ماء يحتوي على قضبان سليلوز مشحونة (تُستخرج من الخشب)، يحدث تحول مثير للاهتمام. ما دامت القضبان تتنافر مع بعضها، ينساب المزيج كسائل. لكن بمجرد إضافة الملح — يضعف التنافر، وتبدأ القضبان بالتصاق بعضها ببعض وتكوين شبكة مكانية: يتجمد السائل في هلام.
بعد التحريك القوي، ينهار الهلام لكنه يتعافى مع مرور الوقت. تابع الباحثون هذا التعافي بقياس استجابة المادة لاهتزازات ضعيفة. اتضح أنه في لحظة معينة — تُسمى النقطة الحرجة للتجلط — تتغير الخواص قفزة: قبل النقطة، يبدو المزيج كسائل؛ وبعدها، كجسم مرن. والأهم أن جميع المنحنيات المسجلة في أوقات مختلفة يمكن تطابقها إذا مددنا المحاور بشكل صحيح. هذا يشير إلى التشابه الذاتي للعملية: الشبكة تنمو بنفس الطريقة على جميع المقاييس، مثل ندفة الثلج التي تكرر نمطها.
نوّع العلماء كمية القضبان والملح واكتشفوا حدودًا بين حالتين: الهلام و«الزجاج الجاذب» — ترتيب كثيف لكن غير منتظم. بالقرب من الحدود، يتغير سلوك المادة بشكل حاد. والمثير للاهتمام أن الديناميكا قبل نقطة التجلط وبعدها غير متماثلة: التدمير والتعافي يسيران بطرق مختلفة. وهذا يميز القضبان عن الجسيمات الكروية، حيث يكون التحول أكثر تماثلًا.
هذه المعرفة ستساعد في إنشاء هلامات قابلة للتحلل الحيوي من النانوسليلوز — للمكثفات أو الطلاءات أو حتى الضمادات الطبية.
قضبان السليلوز في الماء يمكن أن تشكل هلامًا حتى عند محتوى 1% فقط بالكتلة — والباقي ماء.