nacre로도 알려진 펜의 어머니는 연체 동물의 껍질에서 발견되는 자연 복합 재료입니다. 그것은 탄산 칼슘의 한 형태 인 아라고 나이트로 구성되며, 그 사이에 유기 물질 층이있는 벽돌과 박격포 구조로 배열됩니다. 이 독특한 구조는 Pearl의 엄마에게 놀라운 강도, 경도 및 강인성을 제공하여 자연에서 가장 탄력적 인 재료 중 하나입니다.
Pearl의 자체 조립 과정은 오랫동안 과학자들을 매료 시켰습니다. 이러한 재료가 어떻게 계층 구조를 형성하는지 이해하면 유사한 특성을 가진 새로운 고성능 재료의 개발을위한 길을 열어 줄 수 있습니다.
이 연구에서 연구자들은 고급 이미징 기술과 계산 모델링의 조합을 사용하여 자녀의 자체 조립 과정을 조사했습니다. 그들은 물질의 형성이 무기 아라곤 결정과 유기 매트릭스 사이의 복잡한 상호 작용을 포함한다는 것을 발견했다.
단백질과 다당류로 구성된 유기 매트릭스는 아라고 나이트 결정의 성장을위한 주형으로 작용합니다. 이 결정은 유기 분자와 주변 환경에서 칼슘 이온 사이의 상호 작용에 의해 유기 된 유기 매트릭스에서 핵 생성 및 성장합니다.
연구자들은 자기 조립 과정에서 중요한 역할을하는 특정 단백질을 확인했습니다. 이들 단백질은 아라고 나이트 결정의 핵 생성, 성장 및 배향을 제어하여 궁극적으로 고도로 정렬되고 계층 적 모자의 어머니 구조를 형성하게한다.
이 연구의 결과는 자녀의 자체 조립 메커니즘에 대한 더 깊은 이해를 제공하고 바이오에 영감을받은 재료의 설계 및 제조를위한 새로운 가능성을 열어줍니다. 자연에서 발견되는 자체 조립 프로세스를 모방하는 능력은 향상된 기계적 특성, 광학적 특성 및 기능적 특성을 갖는 고급 재료의 개발로 이어질 수 있습니다.
이 연구는 또한 복잡한 생물학적 시스템과 재료를 조사하기 위해 고급 이미징 기술과 계산 모델링을 결합 할 수있는 잠재력을 강조합니다. . 이 학제 간 접근법은 천연 물질의 형성 및 특성에 기초한 기본 프로세스에 대한 귀중한 통찰력을 제공하여 다양한 응용 분야를위한 맞춤형 특성으로 새로운 재료의 설계에 영감을 줄 수 있습니다.
