Forskare har avslöjat hemligheterna bakom självmontering av pärlemor och avslöjar hur detta anmärkningsvärda material formar sin invecklade och motståndskraftiga struktur. Fynden, publicerade i tidskriften Nature Materials, ger nya insikter i designen av bioinspirerade material med exceptionella egenskaper.

Pärlemor, även känd som pärlemor, är ett naturligt kompositmaterial som finns i skalen på blötdjur. Den består av aragonit, en form av kalciumkarbonat, arrangerad i en tegel-och-bruk-struktur med lager av organiskt material emellan. Denna unika struktur ger pärlemor dess anmärkningsvärda styrka, hårdhet och seghet, vilket gör det till ett av de mest motståndskraftiga materialen i naturen.

Självmonteringsprocessen av pärlemor har länge fascinerat forskare. Att förstå hur dessa material bildar sin hierarkiska struktur kan bana väg för utvecklingen av nya högpresterande material med liknande egenskaper.

I studien använde forskare en kombination av avancerad bildteknik och beräkningsmodellering för att undersöka pärlemors självmonteringsprocessen. De fann att bildningen av materialet involverar ett komplext samspel mellan de oorganiska aragonitkristallerna och den organiska matrisen.

Den organiska matrisen, som består av proteiner och polysackarider, fungerar som en mall för tillväxten av aragonitkristaller. Dessa kristaller bildar kärnor och växer på den organiska matrisen, styrda av interaktionerna mellan de organiska molekylerna och kalciumjonerna i den omgivande miljön.

Forskarna identifierade specifika proteiner som spelar avgörande roller i självmonteringsprocessen. Dessa proteiner styr kärnbildningen, tillväxten och orienteringen av aragonitkristallerna, vilket i slutändan leder till bildandet av den högordnade och hierarkiska strukturen hos pärlemor.

Fynden från denna studie ger en djupare förståelse av pärlemors självmonterande mekanismer och öppnar för nya möjligheter för design och tillverkning av bioinspirerade material. Förmågan att efterlikna de självmonterande processer som finns i naturen kan leda till utvecklingen av avancerade material med förbättrade mekaniska egenskaper, optiska egenskaper och funktionella egenskaper.

Studien belyser också potentialen i att kombinera avancerad bildteknik och beräkningsmodellering för att undersöka komplexa biologiska system och material. Detta tvärvetenskapliga tillvägagångssätt kan ge värdefulla insikter i de grundläggande processer som ligger bakom bildningen och egenskaperna hos naturmaterial, vilket inspirerar till design av nya material med skräddarsydda egenskaper för olika applikationer.