Günlük hayatta karşılaştığımız pek çok madde — mayonez, diş macunu, krem, köpük ya da jel — ne tam anlamıyla katıdır ne de tam anlamıyla sıvı. Bu yumuşak malzemeler, fiziksel açıdan son derece ilginç bir ara bölgede yaşar: Hafif bir kuvvete katı gibi direnirler, ancak belirli bir eşik aşıldığında sıvı gibi akmaya başlarlar.
Fizikçiler bu katıdan sıvıya geçişi 'yielding' yani akma eşiği olarak adlandırıyor. Söz konusu geçişin tam olarak nasıl gerçekleştiğini anlamak, onlarca yıldır yumuşak madde fiziğinin en önemli sorularından biri olagelmiştir. Yeni yayımlanan simülasyon çalışması, bu soruya önemli bir ipucu sunuyor.
Araştırmacılar, bilgisayar simülasyonları aracılığıyla yumuşak sıkışık malzemelerdeki parçacıkların hareketini ayrıntılı biçimde inceledi. Çalışmanın dikkat çeken bulgusu şu: Sistem akma eşiğine yaklaştığında, parçacıklar olağandışı bir difüzyon davranışı sergilemeye başlıyor. Normal difüzyondan sapan bu hareket biçimi, sistemin katı benzeri yapıdan sıvı benzeri akışa geçişiyle doğrudan ilişkilendirilebildi.
Difüzyon, temelde parçacıkların rastgele hareketini tanımlar. Sıradan koşullarda bu hareket belirli matematiksel kurallara uyar; ancak karmaşık ve yoğun sistemlerde parçacıklar çevrelerindeki diğer parçacıklarla etkileşime girerek 'anormal difüzyon' adı verilen farklı bir örüntü sergileyebilir. İşte bu çalışma, söz konusu anormal difüzyonun akma eşiğiyle bağlantısını sistematik biçimde ortaya koyması açısından öne çıkıyor.
Bu tür araştırmaların önemi yalnızca temel fizikle sınırlı değil. Yumuşak maddelerin akma davranışını daha iyi anlamak; gıda endüstrisinde ürün kıvamının kontrolünden ilaç formülasyonlarına, biyolojik doku mekaniğinden endüstriyel akışkanların tasarımına kadar uzanan geniş bir uygulama alanına katkı sağlıyor. Simülasyon tabanlı yaklaşımlar, gerçek malzemelerde gözlemlenmesi güç olan mikroskobik süreçlerin modellenmesine olanak tanıdığı için bu alandaki araştırmalarda giderek daha merkezi bir rol üstleniyor.
Çalışma, yumuşak amorf maddelerin gizemli davranışlarını çözmeye yönelik uzun soluklu bilimsel çabanın yeni bir halkasını oluşturuyor.