Ciecze złożone to szeroka klasa układów skondensowanych, których wspólnymi cechami są skomplikowane właściwości strukturalne oraz dynamiczne. Układy takie tworzą zarówno substancje wielko- jak i mało-cząsteczkowe, jedno- oraz wielo-fazowe. Obserwowane właściwości tych substancji są odzwierciedleniem skomplikowanej struktury cząsteczkowej oraz nietrywialnych potencjałów oddziaływań międzycząsteczkowych. W rezultacie, stopień organizacji materii w cieczach złożonych charakteryzuje duża rozpiętość przestrzenna, a dynamika przebiega w szerokiej skali czasu. W zależności od skali przestrzennej i czasowej, w jakiej obserwowany jest układ, jego właściwości potrafią zmieniać się od tych charakterystycznych dla prostych cieczy do tych obserwowanych w ciałach stałych. Z tego względu ciecze złożone często określa się mianem materii miękkiej.
W badaniach cieczy, w których dominują międzycząsteczkowe mostki wodorowe, istotnego znaczenia nabierają informacje odnośnie chwilowych zmian w lokalnej gęstości układu. Proces przebudowy sieci wiązań wodorowych, odbywa się bowiem poprzez ich bezustanne zrywanie i odbudowę, wywołując ciągłe zmiany w przestrzennej konfiguracji molekuł cieczy. Dodatkowo, obecność tych specyficznych kierunkowych wiązań międzycząsteczkowych sprawia, że lokalna struktura cieczy usztywnienia się, co wpływa bezpośrednio na jej właściwości mechaniczne. W badaniach tego typu układów niezwykle przydatne jest zatem wykorzystanie metody pomiarowej czułej na zmiany w lokalnej gęstości, które analizować można z częstotliwością wystarczająco wysoką aby uchwycić proces przebudowy struktury cieczy. Techniką spełniającą powyższe wymagania jest Spektroskopia Brillouina.
Wykorzystanie metody spektroskopii Brillouina do badania dynamiki cieczy, wymaga uwzględnienia procesów relaksacyjnych w modelach zjawiska rozpraszania światła. Zjawisko relaksacji pojawia się jako wynik dezaktywacji niektórych z istniejących stopni swobody układu. W rezultacie, czas w jakim przebiega transport energii wewnątrz układu zależy od skali czasu (częstotliwości) w jakim jest on obserwowany. W opisie dynamiki układów ciekłych ważnym parametrem transportu jest współczynnik dyfuzji pędu, czyli lepkość kinematyczna. Relaksacja lepkości, zwana też relaksacją lepko-sprężystą, jest ściśle powiązana z relaksacją strukturalną układu [15, 17]. Poddanie układu działaniu pola akustycznego, wywołującego periodyczne naprężenia podłużne, wymusza zmiany w lokalnym ułożeniu molekuł. Jeżeli częstotliwość zaburzeń jest niewielka (w stosunku do częstotliwości relaksacji struktury), wówczas w trakcie okresowych zmian ciśnienia układ przebywa w stanie kwazi-równowagowym. W tych warunkach energia fali akustycznej wykorzystywana jest na zmianę względnej pozycji cząsteczek (deformację postaciową i objętościową), czyli jest rozpraszana na skutek lokalnych przepływów. W granicy niskich częstotliwości, absorpcja fali akustycznej jest więc proporcjonalna do statycznej wartości współczynnika lepkości. Podczas perturbacji mechanicznych o częstotliwościach dużo wyższych niż charakterystyczne tempo zmian struktury cieczy, dynamika układu jest zbyt wolna aby osiągnął on stan równowagi w czasie równym okresowi fali akustycznej. W rezultacie lokalne przepływy ustają (lepkość maleje), a energia akustyczna nie może być wydajnie rozproszona poprzez odkształcenie ośrodka. W tym przypadku, energia fali jest akumulowana, a układ zyskuje właściwości sprężyste. Relaksacja lepko-sprężysta, obserwowana jako zmiana wartości parametrów mechanicznych podczas przejścia od granicy nisko- do wysoko-częstotliwościowej, niesie niezwykle istotne informacje o lokalnej dynamice cieczy.
Prowadzone badania dotyczą wykorzystania kilku istniejących modeli zjawiska brillouinowskiego rozpraszania światła w celu określenia właściwości mechanicznych cieczy tworzących wiązania wodorowe. Szczególną uwagę poświęcono:
- właściwościom dynamicznym i asocjacyjnym mieszanin dwóch cieczy tworzących wiązania wodorowe (wodnych roztworów polimerów PEO),
- dynamicznym i strukturalnym własnościom czystej wody w warunkach głębokiego przechłodzenia
- ciekłym układom mętnym, zarówno tym tworzonym spontanicznie (mikroseparacja faz) jak i przygotowanym syntetycznie (zawiesiny nano-cząstek), tworząc i testując prosty opis widma światła rozproszonego rejestrowanego w takich warunkach.