ľ¹Ï¸£ÀûÓ°ÊÓ

LET OP: Als een kandidaat een lekenpraatje houdt, start de livestream een kwartier eerder.

Colloïdale gels ontstaan wanneer kleine deeltjes in een vloeistof aan elkaar kleven en zo een fragiel, sponsachtig netwerk vormen. Hoewel ze grotendeels uit vloeistof bestaan, geven deze netwerken de gels vaste eigenschappen, waardoor ze nuttig zijn in producten zoals voedsel, cosmetica en coatings. Ondanks hun brede toepassing is nog niet goed begrepen hoe de microscopische structuur van een gel het grootschalige gedrag bepaalt.

In dit proefschrift combineren we geavanceerde computersimulaties met theoretische modellering om de fysica van colloïdale gels te ontrafelen. Een belangrijk onderdeel is de ontwikkeling van een nieuwe simulatietool, JFSD, een moderne en efficiënte implementatie van Fast Stokesian Dynamics. Hiermee kunnen we duizenden deeltjes met hoge nauwkeurigheid simuleren, inclusief hun interacties via de vloeistof. Zo tonen we aan dat hydrodynamische interacties — de subtiele manieren waarop deeltjes elkaar via de vloeistof beïnvloeden — een sleutelrol spelen bij de vorming en veroudering van gels.

Op basis van deze inzichten breiden we bestaande theorieën van de zwaartekrachtinstorting van gels uit door nieuwe microscopische ingrediënten te introduceren, zoals een lokale viscositeit die beschrijft hoe het netwerk weerstand biedt tegen vervorming. Dit leidt tot voorspellingen van nieuwe tijdschalen voor instorting die in eerdere modellen ontbraken. Tot slot leggen we een directe link tussen simulaties en experimenten door onze modellen te initialiseren met deeltjesposities uit confocale microscopie.

Dit proefschrift biedt zo nieuwe hulpmiddelen en concepten om te begrijpen hoe colloïdale gels ontstaan, evolueren en uiteindelijk falen, inzichten die ook relevant zijn voor zachte-materiesystemen, van industriële toepassingen tot biologische weefsels.