La materia blanda o materia blanda condensada es un subcampo de materia condensada que comprende una variedad de sistemas físicos que se deforman o alteran estructuralmente por estrés térmico o mecánico de la magnitud de las fluctuaciones térmicas. Incluyen líquidos , coloides , polímeros , espumas , geles , materiales granulares , cristales líquidos , almohadas , carne y varios materiales biológicos . Estos materiales comparten una característica común importante en el sentido de que los comportamientos físicos predominantes ocurren en una energíaescala comparable con la energía térmica a temperatura ambiente . A estas temperaturas, los aspectos cuánticos generalmente carecen de importancia. Pierre-Gilles de Gennes , quien ha sido llamado el "padre fundador de la materia blanda", [1] recibió el Premio Nobel de Física en 1991 por descubrir que los métodos desarrollados para estudiar los fenómenos de orden en sistemas simples pueden generalizarse a los casos más complejos. que se encuentran en la materia blanda, en particular, a los comportamientos de los cristales líquidos y los polímeros . [2]
Los comportamientos interesantes surgen de la materia blanda de formas que no se pueden predecir, o son difíciles de predecir, directamente a partir de sus constituyentes atómicos o moleculares. Los materiales denominados materia blanda exhiben esta propiedad debido a una propensión compartida de estos materiales a autoorganizarse en estructuras físicas mesoscópicas . Por el contrario, en la física de la materia dura condensada a menudo es posible predecir el comportamiento general de un material porque las moléculas están organizadas en una red cristalina sin cambios en el patrón en ninguna escala mesoscópica.
Una característica definitoria de la materia blanda es la escala mesoscópica de las estructuras físicas. Las estructuras son mucho más grandes que la escala microscópica (la disposición de átomos y moléculas ) y, sin embargo, son mucho más pequeñas que la escala macroscópica (general) del material. Las propiedades e interacciones de estas estructuras mesoscópicas pueden determinar el comportamiento macroscópico del material. [3] Por ejemplo, los vórtices turbulentos que ocurren naturalmente dentro de un líquido que fluyeson mucho más pequeños que la cantidad total de líquido y, sin embargo, mucho más grandes que sus moléculas individuales, y la aparición de estos vórtices controla el comportamiento de flujo general del material. Además, las burbujas que componen una espuma son mesoscópicas porque individualmente consisten en una gran cantidad de moléculas y, sin embargo, la espuma en sí consiste en una gran cantidad de estas burbujas, y la rigidez mecánica general de la espuma surge de las interacciones combinadas de la espuma. burbujas.
Una segunda característica común de la materia blanda es la importancia de las fluctuaciones térmicas. Las energías de enlace típicas en estructuras de materia blanda son de escala similar a las energías térmicas. Por lo tanto, las estructuras se ven constantemente afectadas por fluctuaciones térmicas, experimentando un movimiento browniano . [3]
Finalmente, una tercera característica distintiva del sistema de materia blanda es el autoensamblaje. El comportamiento complejo característico y las estructuras jerárquicas surgen espontáneamente a medida que el sistema evoluciona hacia el equilibrio. [3]
Los materiales blandos también presentan un comportamiento interesante durante la fractura porque se deforman mucho antes de la propagación de la fisura. Por lo tanto, la fractura del material blando difiere significativamente de la formulación de la mecánica de fractura general .