도쿄대학의 연구그룹이 액체에서 고체상 겔로 바뀌는 과정에서 보수력(삼투압)의 변화를 설명하는 보편법칙을 발견했다.
젤라틴액이 굳어져 젤리가 되는, 우유가 굳어 요구르트가 되는 등의 변화로 대표되는 겔화에서는, 액체가 굳어짐에 따라, 삼투압이 대폭 감소해 버린다.삼투압은, 겔의 보수력을 결정하는 요인이며, 젤리나 요구르트의 표면에서 액체가 스며 나오는 것으로부터 알 수 있듯이, 겔화에 의해 보수력이 저하되어 버리지만, 이 보수력(삼투압)의 변화를 통일적으로 설명하는 법칙은 지금까지 알려져 있지 않았다.
이번에 본 연구자들은 겔화 과정을 모방한 샘플을 만들어 나누어 장시간의 측정을 근기 강하게 실시함으로써 겔화 과정의 삼투압 변화를 정확하게 측정했다.그리고, 측정 결과를 「보편적 상태 방정식」의 관점에서 해석한 결과, 겔화 과정의 삼투압이, 젤리나 요구르트 등의 물질의 종류에 관계없이, 공통의 보편법칙으로 설명할 수 있는 것을 발견했다.
1972년 프랑스 물리학자 두젠느 박사는 철이 자석으로 변하는 현상(자성 전이)과 폴리머 용액의 공통점을 발견하고 나중에 노벨 물리학상을 수상했다.이 「폴리머·자성체 대응」은, 그 밖에도 액체 헬륨의 초유동 전이나 소입자의 쿼크·글루온의 상전이 등, 다양한 임계 현상에 공통으로, 폴리머 용액도, 폴리머 사슬이 매우 길다고 하는 매크로인 성질을 기원에 같은 보편성을 나타내는 것을 알고 있었다.
그 후 50년 가까이 지난 본 연구에서는 두젠 박사의 아이디어가 겔화 과정에서도 성립되지 않을까 하는 착상으로 시작했다고 하며, 결과적으로 폴리머 용액뿐만 아니라 겔화 과정도 같은 보편적 상태 방정식을 따르는 것이 세계 최초로 밝혀졌다.
본 연구에 따르면, 겔의 보수력을 제어하기 위한 재료 설계 지침이 도입되었기 때문에, 의료 재료로서도 응용 가능한, 부드럽고 젖은 신규 겔 재료 개발이 더욱 가속될 것으로 기대된다.
