Descoperirea dinților de chiton ultradur oferă indicii despre materialele avansate de ultimă generație

Descoperirea dinților de chiton ultradur oferă indicii despre materialele avansate de ultimă generație
Structuri mici ” width=”600″ height=”400″/>

Imaginile dinților ultraduri Cryptochiton stelleri sau gumboot chiton oferă o perspectivă asupra creării de materiale avansate, cu costuri reduse și ecologice. Credit: Structuri Mici

Dinții unei moluște nu numai că pot captura și mesteca alimente pentru a-și hrăni corpul, dar tocătorii marini dețin și informații despre crearea de materiale avansate, cu costuri reduse și ecologice.

David Kisailus, profesor UC Irvine și student absolvent Taifeng Wang, atât în ​​știința materialelor, cât și în inginerie, au analizat îndeaproape dinții ultraduri ai Cryptochiton stelleri sau gumboot chiton din Pacificul de Nord. Descoperirile lor sunt publicate în Structuri Mici ediția din aprilie 2022.

„Descoperirile din munca noastră sunt esențiale, deoarece nu numai că oferă o înțelegere a preciziei sistemelor naturale în mineralizare pentru a forma materiale arhitecturale de înaltă performanță, dar oferă și perspective asupra căilor sintetice bioinspirate către o nouă generație de materiale avansate într-un mod larg. gamă de aplicații de la materiale rezistente la uzură până la sisteme de stocare a energiei”, a spus Kisailus.

Chitonii gumboot sunt nevertebrate care se hrănesc cu plante care își folosesc dinții ultraduri pentru a răzui și măcina depozitele de alge din rocile de coastă. Echipa lui Kisailus a descoperit anterior că acești dinți sunt construiți din nanorods magnetice foarte aliniate, care oferă rezistență și rezistență. Pentru a înțelege mai bine cum se formează nanorods, Kisailus și colegii săi au folosit analiza nanostructurală și chimică a dinților chitonilor de gumă în faza incipientă de maturitate. Această investigație a dezvăluit, pentru prima dată în sistemele naturale, că, în stadiile incipiente ale dezvoltării dintelui, materialul fibros organic pre-asamblat (chitina) a ghidat formarea acestor tije printr-un oxid de fier mezocristalin foarte ordonat, cunoscut sub numele de ferihidrit.

O examinare ulterioară a structurilor mezocristaline a descoperit o arhitectură asemănătoare sferulitică găsită adesea în materialele polimerice semi-cristaline. Cercetătorii au determinat că fiecare dintre aceste particule avea un cadru organic subiacent (adică proteine ​​fosforilate cuplate cu chitina pre-asamblată) care controlează formarea și creșterea acestor particule de oxid de fier.

Analiza suplimentară a arătat că ferihidrita, o fază relativ instabilă a oxidului de fier, s-a transformat în cele din urmă în magnetit mezocristalin (un material mai stabil și mai magnetic) printr-o transformare de fază indusă de forfecare. Apoi a crescut pentru a forma forma finală de nanoroduri de magnetită ultradure continue în dinții complet maturi prin maturarea Ostwald, un proces prin care particulele mai mici se dizolvă și se re-depun pentru a forma particule mai mari.

Deoarece aceste materiale ultradure sunt sintetizate aproape de temperatura camerei și în condiții fiziologice blânde, înțelegerea modului în care sunt formate ar putea oferi o fabricare ieftină și ecologică a materialelor de inginerie cu proprietăți superioare.


Dinții magnetici sunt promițători pentru materiale și energie


Mai multe informatii:
Taifeng Wang și colab., ordonarea mezocristalină și transformarea de fază a biomineralelor de oxid de fier în dinții ultraduri ai Cryptochiton Stelleri, Structuri Mici (2022). DOI: 10.1002 / sstr.202100202

Furnizat de Brookhaven National Laboratory

Citare: Descoperirea dinților de chiton ultrahard oferă indicii despre materialele avansate de ultimă generație (2022, 17 martie) preluat la 17 martie 2022 de la https://phys.org/news/2022-03-ultrahard-chiton-teeth-discovery-clues.html

Acest document este supus dreptului de autor. În afară de orice tranzacție echitabilă în scopul studiului sau cercetării private, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar în scop informativ.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.