Super-carapacele

Prestigioasa publicaţie ştiinţifică Nature se minunează în faţa carapacei scoicii gigantice. Această carapace, spune publicaţia, este "una dintre capodoperele inginereşti ale naturii" [1]. Ce o face, deci, atît de deosebită?

Scoica îşi dezvoltă carapacea depunînd iniţial un strat exterior numit periostracum, care se constituie în mediul de creştere a unor minuscule cristale alungite, aşezate în unghiuri drepte faţă de membrană. Acest strat are doar un micron (a mia parte dintr-un milimetru - n.tr.) grosime. Un număr enorm de minerale cresc astfel ajungînd la o grosime de cîţiva milimetri.

Cristalul are o structură zigzagată si este compus din trei straturi, formate în parte din tije de aragonit, o varietate de carbonat de calciu (CaCO31), ţinute împreună printr-un "clei proteic". Aceasta face ca o scoică să aibă în structura sa 99% minerale şi 1% proteine. Tijele din fiecare strat se aliniază la 90 grade faţă de cele din stratul vecin. Mai mult, fiecare tijă este compusă din alte tije, mai mici - şi aşa mai departe, pînă la nivelul cristalelor individuale. [2]

Dr. Roberto Ballarini, Inginer de Ştiinţa Materialelor la Universitatea Case Western Reserve, a studiat duritatea scoicilor. El a arătat că felul în care sunt ele alcătuite face dificilă propagarea unei fisuri în întreaga structură. Astfel, cu toate că aragonitul este foarte fragil, arhitectura scoicii reprezintă îuna dintre cele mai rezistente compozite din elemente fragile cunoscute omuluiî. În fapt, ea este de 30 de ori mai "tare" şi de cca. 1.000 de ori mai dură (mai rezistentă la fracturare) decît mineralul pur. [3]

Mai mult, cochilia vie face ceva ce nici un material creat de om nu poate - se repară singură! Colegul doctorului Ballarini, dr. Su Xiao-Wei, a arătat felul în care scoica îşi repară găurile. În 24 de ore, ea poate acoperi rana cu o membrană transparentă, în care depozitează apoi mici cristale de aragonit, formînd multe straturi fine. După circa 6-8 zile, scoica începe construcţia structurii uimitor de dure, formată din cristale alungite, în straturi încrucişate.

Procesul de reparare necesită o fină coordonare între straturile organice şi cele minerale. Dr. Su şi colegii săi speră că cercetarea lor va dezvălui modul în care omul ar putea şi el construi materiale atît de dure. Totuşi, savanţii nu au aflat încă în ce mod este controlat acest proces la nivel molecular. Abia atunci cînd vor afla cum genele "programează" acest proces, vor fi învăţat încă o lecţie de la Programator.

Referinţe

1. Daw, R., Give a shell a break, Nature 427(6976):691, 19 February 2004.
2. Ballarini, R., Cracking the conch conundrum: tough ceramics at the seashore, Distinguished Lecture Series, Cornell University, 11 February 2003; .
3. Queen conch shell suggests new structure for ceramics, , 30 June 2000; based on Kamat, S., Su, X., Ballarini, R. and Heuer, A.H., Structural basis for the fracture toughness of the shell of the conch Strombus gigas, Nature 405(6790):1036-1040, 29 June 2000.

Sursa articolului: Creation 27(3):19 June 2005. Traducere de Paul Cocei