Imágenes tridimensionales de emulsiones congeladas con efectos de soluto

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química Física
• La biofísica

Sus antecedentes:

• Los procesos de solidificación que involucran interacciones de objetos son cruciales en diversos campos como el procesamiento de materiales y la criopreservación.
• La interacción entre los frentes de solidificación y los objetos puede dar lugar a un rechazo o a una envoltura, lo que afecta significativamente las propiedades del material.
• Comprender estas interacciones es clave para controlar la evolución de las microestructuras en diversas aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel de la concentración de soluto en la solidificación de las emulsiones.
• Elucidar los mecanismos de las interacciones del frente de solidificación de objetos a diferentes niveles de soluto.
• Establecer las emulsiones de congelación como un sistema modelo para el estudio de los fenómenos generales de solidificación.

Principales métodos:

• Se utilizó microscopía confocal de cinco dimensiones para obtener imágenes del proceso dinámico de congelación de la emulsión.
• Concentración de soluto controlada y variada durante los experimentos de solidificación.
• Analizó las microestructuras resultantes y los comportamientos de engulfamiento de gotas.

Principales resultados:

• Se demostró que la concentración de soluto impulsa las interacciones de largo alcance entre las gotas y el frente de solidificación.
• Se observó que el aumento de la concentración de soluto local aumenta los fenómenos de pre-fusión.
• Se ha demostrado que la prefusión influye directamente en la absorción de gotas y en la evolución de los límites de los granos.

Conclusiones:

• Las interacciones inducidas por solutos son un determinante primario de la microestructura de solidificación en las emulsiones.
• El premezclado, modulado por la concentración de soluto, rige el destino de los objetos que encuentran un frente de solidificación.
• La congelación en emulsión proporciona información valiosa sobre los complejos sistemas de solidificación relevantes para la industria y la naturaleza.