Tokyo Üniversitesi Endüstri Bilimleri Enstitüsü’nden araştırmacılar, bilgisayar simülasyonları kullanarak çok farklı parçacık hareketliliğine sahip iki faza faz ayrılma mekanizmasını araştırdılar. Karmaşık bağlantılı ağların yavaş dinamiklerinin, lityum iyon piller gibi yeni işlevsel gözenekli malzemelerin tasarımına yardımcı olabilecek parçalama hızını kontrol ettiğini buldular.
Eski atasözüne göre yağ ve su birbirine karışmaz. Yine de yapmaya çalışırsanız, iki karışmayan sıvının kendiliğinden “parçalandığı” büyüleyici faz ayrımı sürecini göreceksiniz. Bu durumda, azınlık aşaması her zaman damlacıklar oluşturur. Bunun aksine, araştırmacılar, bir fazın diğer fazdan çok daha yavaş dinamiklere sahip olması durumunda, azınlık fazının bile damlacıklar yerine karmaşık ağlar oluşturduğunu buldular. Örneğin, koloidal süspansiyonların (veya protein solüsyonlarının) faz ayrımında, yavaş dinamiklere sahip kolloid bakımından zengin (veya protein bakımından zengin) faz, uzayı kapsayan bir ağ yapısı oluşturur. Ağ yapısı zamanla kalınlaşır ve kabalaşırken, çeşitli uzunluk ölçeklerinde benzer görünme özelliğine sahip olur, böylece ayrı parçalar bütüne benzer.
Kendiliğinden çözülme durumunda, kendine benzer özellik, bir güç yasasına uyarak geçen zamanın bir fonksiyonu olarak alanların tipik boyutunun artmasına neden olur. Klasik teoriler, alanların büyüme üssünün damlacık veya iki sürekli yapılar için sırasıyla üçte bir ve bir olması gerektiğini öngörür. Bununla birlikte, ağ oluşturan faz ayrımı için, yapının nasıl büyüdüğü veya böyle bir yasa olup olmadığı araştırılmamıştır.
Şimdi, Tokyo Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, büyük ölçekli bilgisayar simülasyonlarını kullanarak, bir sistem derinlemesine söndürüldüğünde, faz etki alanlarının tipik boyutunun zaman içinde nasıl büyüdüğünü inceledi. İlk yazar Michio Tateno, “Böyle bir durumda, parçacık hareketliliği iki faz arasında önemli ölçüde farklı olabilir ve bu durumda klasik teori mutlaka geçerli değildir” diyor. Ekip, sırasıyla moleküler dinamik simülasyonları ve hidrodinamik hesaplamaları kullanarak bir sıvının bir gaz ve sıvıya faz ayrımını ve çözünmeyen parçacıklardan ve bir sıvıdan oluşan bir koloidal süspansiyonun karıştırılmasını inceledi. Yavaş dinamiklerin azınlık aşamasının evrensel olarak 1/2 büyüme üssü ile büyüyen bir ağ yapısı oluşturduğunu ve mekanizma için teorik bir açıklama sağladığını buldular.