Los sistemas coloidales son básicamente mezclas de dos materiales diferentes, los cuales están compuestos por una fase discontinua de un material que puede ser sólido, líquido o gaseoso; dispersa en otra fase continua de diferente composición y/o estado. Actualmente gran parte de la industria moderna está relacionada con la ciencia de los coloides. Las suspensiones coloidales se encuentran presentes en la manufactura de pinturas, recubrimientos, cosméticos, medicamentos y alimentos. En el terreno científico, los sistemas coloidales son utilizados como sistemas modelo a nivel mesoscópico para abordar problemas fundamentales de la materia condensada. En este último caso los conceptos teóricos desarrollados para los líquidos simples (atómicos y moleculares) pueden ser aplicados para entender las conexiones entre la arquitectura coloidal (por ejemplo, propiedades superficiales), las interacciones coloidales y el comportamiento de las dispersiones coloidales concentradas. Es bien conocido que el comportamiento de fase y la estructura de un sistema coloidal depende significativamente de las interacciones presentes entre los objetos que lo conforman. Los potenciales de interacción típicamente encontrados entre partículas coloidales incluyen el tipo de Yukawa, de esfera dura, de repulsión estérica y de Asakura-Oosawa, entre otros. Variaciones en estos potenciales resultan en comportamientos de fase muy diferentes en estos sistemas. Cuando el potencial de interacción efectivo entre partículas depende de qué partes diferentes de cada partícula interactúan, esto nos lleva al concepto de las interacciones anisotrópicas. Por ejemplo, pueden fabricarse coloides esféricos con carácter anfifílico similar al de los surfactantes o polímeros de bloque, creando dos superficies con características diferentes en cada hemisferio de la partícula. Este tipo de coloides recibieron el nombre de partículas "Janus anfifílicas". Simulaciones computacionales recientes recalcaron las similitudes así como las diferencias en comportamiento de fase entre sistemas anfifílicos y dipolares moleculares y sistemas coloidales. Sorpresivamente, los sistemas "Janus" resultaron ser más complejos en sus anisotropías y por eso se han previsto fases completamente nuevas. Como resultado, partiendo de la base de utilizar sistemas coloidales para modelar sistemas moleculares, así como explorar estructuras nuevas, a la fecha existe el interés por estudiar el comportamiento de fase de objetos anfifílicos o dipolares de dimensiones coloidales.

El estudio experimental de sistemas coloidales a varias concentraciones, con potenciales de interacción isotrópicos y anisotrópicos, pasando por las regiones de cristalización y vitrificación aún presenta muchas interrogantes. Existen muchos estudios teóricos y simulaciones por computadora que necesitan ser comprobados mediante estudios experimentales. Por mencionar algunos ejemplos, hay una variedad de fases y estructuras predichas para partículas tipo “Janus” [20, 21, 28, 29], sin embargo solamente algunas de ellas fueron observadas en experimentos [24, 30 - 32]. Desde un punto de vista teórico, la observación y caracterización experimental de las fases predichas podría fortalecer algunos de los esquemas teóricos actuales y enriquecer nuestro conocimiento sobre los procesos físicos que gobiernan la auto-organización de estas partículas. Desde un punto de vista experimental, actualmente hay un fuerte interés de entender los procesos de auto-ensamblaje, como el proceso “bottom-up” para el diseño de los materiales del futuro. Por otra parte, las transiciones termodinámicas de fase en dos y tres dimensiones no están completamente entendidas, de manera que, para partículas isotrópicas en 2D todavía hay discusiones acerca de cómo se lleva a cabo el proceso de cristalización: mediante una transición de primer orden [33 - 35] o, de acuerdo con la teoría KTHNY, mediante una evolución a través de una fase hexática [36 - 38]. Aun menos se sabe sobre las mismas transiciones para partículas con interacciones anisotrópicas, para las mezclas binarias y ternarias, para potenciales de interacción atractivos entre las partículas, para mezclas polidispersas o para interacciones del tipo de esfera suave. El comportamiento mecánico macroscópico de sistemas coloidales es de vital importancia tanto para investigación básica como para aplicaciones en la industria. La respuesta reológica de una dispersión coloidal refleja una relación compleja entre la microestructura, las fuerzas de interacción entre coloides y las deformaciones aplicadas. En tiempos recientes, varios avances importantes han surgido, tanto del entendimiento de la reología de las dispersiones modelo de esferas duras, como del resultado del desarrollo paralelo de experimentos de dispersión de luz, simulaciones computacionales e investigación teórica. Sin embargo, hasta la fecha, sistemas modelo más complejos, como los coloides anisotrópicos, no han recibido suficiente atención, especialmente en el campo experimental. La idea de la presente propuesta es ver hasta donde los resultados para los sistemas coloidales anisotrópicos pueden ser racionalizados con las leyes ya conocidas para esferas duras u otros sistemas más simples. Por otra parte, la reología de dispersiones coloidales tiene un atractivo adicional debido a su impacto en los aspectos de procesamiento y transportación de sistemas coloidales sometidos a flujo, por ejemplo, en tuberías. Es por ello que se pretende profundizar en el entendimiento de la relación microestructura - macropropiedades, en otras palabras, del cómo la conformación a escala microscópica determina propiedades observables a simple vista. En esta propuesta queremos entender la manera en que los arreglos microestructurales afectan propiedades tales como elasticidad y viscosidad de los materiales en cuestión.