Oleh Pesach Benson • 30 April 2026

Yerusalem, 30 April 2026 (TPS-IL) — Misteri fisika berusia seabad semakin mendekati penyelesaian seiring penelitian baru yang mengungkap cara cairan berubah menjadi padatan kaku mirip kaca tanpa perubahan struktur yang jelas. Temuan ini dapat berdampak pada produksi makanan, gel, semen, bahkan kedokteran.

Fenomena yang dikenal sebagai “transisi kaca” ini memengaruhi banyak bahan sehari-hari dan industri, mulai dari produk makanan hingga cat dan gel, tetapi sangat sulit untuk memprediksi secara pasti kapan cairan yang mengalir akan tiba-tiba mengeras. Hal ini telah membingungkan para ilmuwan selama lebih dari 100 tahun karena bahan dapat menjadi seperti padatan dalam penampilan tetapi tetap hampir tidak berubah pada tingkat mikroskopis.

Tim ilmuwan Israel dan Jerman telah memperkenalkan metode eksperimental baru untuk mengamati transisi tersebut dengan melacak partikel-partikel kecil yang tertanam di dalam bahan. Studi yang dipimpin oleh Prof. Haim Diamant dan Prof. Yael Roichman dari Sekolah Kimia Universitas Tel Aviv, bekerja sama dengan kelompok Prof. Stefan Egelhaaf di Universitas Heinrich Heine Dusseldorf, ini diterbitkan di jurnal Nature Physics yang telah melalui penelaahan sejawat.

“Signifikansi dari penelitian ini tidak hanya terletak pada identifikasi tanda-tanda baru dari transisi kaca, tetapi juga dalam menawarkan perspektif baru mengenai fenomena tersebut secara keseluruhan,” kata Diamant. “Temuan kami menunjukkan bahwa transisi kaca bukan sekadar perlambatan bertahap dari gerakan partikel, tetapi disertai dengan perubahan mendalam dalam cara momentum ditransmisikan dari satu titik ke titik lain di dalam bahan.”

Para peneliti menggunakan koloid — cairan yang dipenuhi dengan partikel mikroskopis — sebagai sistem model. Koloid adalah campuran di mana partikel padat kecil disuspensikan dalam cairan, memungkinkan bahan tersebut mengalir seperti cairan sambil berperilaku dengan cara yang kompleks tergantung pada seberapa padat partikel-partikel tersebut dikemas. Seiring meningkatnya kepadatan partikel, sistem menjadi padat hingga “macet” dan berperilaku seperti padatan.

Inovasi utamanya adalah menambahkan partikel pelacak sangat kecil yang tetap bergerak bahkan ketika bahan di sekitarnya melambat secara drastis. Dengan melacak pasangan pelacak ini menggunakan mikroskopi canggih, para ilmuwan dapat mengukur bagaimana gerakan dan gaya menyebar melalui sistem secara waktu nyata.

Hasilnya menunjukkan pergeseran yang jelas dalam cara bahan tersebut berperilaku. Dalam cairan, gerakan menyebar dalam jarak jauh melalui sistem. Saat mendekati keadaan seperti kaca, perambatan ini rusak, dan bahan mulai berperilaku lebih seperti padatan yang menyerap momentum daripada mentransmisikannya.

Studi ini mengidentifikasi tiga tanda yang jelas dari transisi ini. Pertama, perubahan dalam cara korelasi spasial meluruh seiring jarak. Kedua, kemunculan skala panjang karakteristik yang berkembang yang terkait dengan peningkatan viskositas. Ketiga, munculnya gerakan yang berlawanan antara partikel yang bersebelahan, menunjukkan perkembangan ketahanan terhadap geseran, properti utama dari padatan.

Di luar fisika fundamental, metode ini memiliki aplikasi praktis yang penting. Metode ini dapat membantu meningkatkan desain dan pemrosesan gel, cat, produk makanan, dan bahan industri seperti semen dan suspensi keramik. Banyak dari sistem ini dapat tiba-tiba berubah dari mengalir lancar menjadi tersumbat atau mengeras, menciptakan tantangan besar dalam manufaktur. Pendekatan baru ini menawarkan cara untuk memprediksi dan mengontrol transisi ini dengan lebih baik, meningkatkan stabilitas, tekstur, dan kinerja.

Teknik ini juga dapat bermanfaat bagi biologi dan kedokteran, di mana jaringan, darah, dan lingkungan selular sering kali berperilaku seperti bahan yang sebagian cair dan sebagian padat. Memahami kapan dan bagaimana sistem ini mengeras dapat meningkatkan penelitian tentang penyembuhan luka, perkembangan penyakit, dan sistem pengiriman obat yang mengandalkan perubahan terkontrol dalam konsistensi bahan di dalam tubuh.