A descoberta pode inspirar materiais mais ideais para painéis solares e viagens espaciais
Durante séculos, os pesquisadores ficaram intrigados sobre como ostras crescem pérolas incrivelmente simétricas e perfeitamente redondas em torno de grãos de areia de formato irregular ou pedaços de detritos. Agora, uma equipe mostrou que ostras, mexilhões e outros moluscos usam um processo complexo para cultivar as gemas que seguem as regras matemáticas observadas em toda a natureza.
As pérolas são formadas quando um irritante fica preso dentro de um molusco, e o animal se protege construindo camadas suaves de mineral e proteína – chamadas de nácar – em torno dele. Cada nova camada de nácar construída sobre este centro assimétrico adapta-se precisamente às anteriores, alisando as irregularidades para dar origem a uma pérola redonda, de acordo com uma análise publicada em 19 de outubro nos Anais da Academia Nacional de Ciências.
“Nacre é um material incrivelmente belo, iridescente e brilhante que vemos no interior de algumas conchas ou do lado de fora de pérolas”, diz Laura Otter, biogeoquímica da Universidade Nacional Australiana em Canberra.
O crescimento simétrico de uma pérola à medida que deposita camadas de nácar depende do molusco que equilibra duas capacidades básicas, descobriram Otter e seus colegas. Ele corrige as aberrações de crescimento que aparecem como as formas da pérola, evitando que essas variações se propaguem pelas muitas camadas da pérola. Caso contrário, a gema resultante seria assimétrica.
Além disso, o molusco modula a espessura das camadas de nácar, de modo que, se uma camada for especialmente espessa, as camadas subsequentes serão mais finas em resposta. Isso ajuda a pérola a manter uma espessura média semelhante ao longo de seus milhares de camadas, para que pareça perfeitamente redonda e uniforme. Sem esse ajuste constante, uma pérola pode se assemelhar a rocha sedimentar estratificada, amplificando pequenas imperfeições que prejudicam sua forma esférica.
Os pesquisadores estudaram pérolas keshi coletadas de ostras de pérolas Akoya (Pinctada imbricata fucata) em uma fazenda de pérolas na costa leste da Austrália. Eles usaram uma serra de fio diamantada para cortar as pérolas em seções transversais, depois poliram e examinaram as gemas usando espectroscopia Raman, uma técnica não destrutiva que lhes permitiu caracterizar a estrutura das pérolas. Para uma das pérolas apresentadas no papel, eles contaram 2.615 camadas, que foram depositadas ao longo de 548 dias.
A análise revelou que as flutuações nas espessuras das camadas de nácar das pérolas exibem um fenômeno chamado ruído 1 / f, ou ruído rosa, no qual eventos que parecem ser aleatórios estão realmente conectados. Nesse caso, a formação de camadas de nácar de diferentes espessuras pode parecer aleatória, mas na verdade depende da espessura das camadas anteriores. O mesmo fenômeno está em ação na atividade sísmica: o ruído do solo parece aleatório, mas na verdade está conectado à atividade sísmica recente anterior. O ruído rosa também aparece na música clássica e mesmo ao monitorar os batimentos cardíacos e a atividade cerebral, diz o co-autor Robert Hovden, cientista de materiais e engenheiro da Universidade de Michigan em Ann Arbor. Esses fenômenos “pertencem a uma classe universal de comportamento e física”, diz Hovden.
Esta é a primeira vez que os pesquisadores relataram “que o nácar se autocura e quando surge um defeito, ele se cura dentro de algumas [camadas], sem usar um andaime externo ou molde”, diz Pupa Gilbert, um físico que estuda biomineralização no University of Wisconsin ? Madison, que não estava envolvida no estudo. “Nacre é um material ainda mais notável do que tínhamos apreciado anteriormente.”
Otter observa: “Essas criaturas humildes estão fazendo um material super leve e super resistente com muito mais facilidade e melhor qualidade do que fazemos com toda a nossa tecnologia.” Feito apenas de cálcio, carbonato e proteína, o nácar é “3.000 vezes mais resistente do que os materiais de que é feito.”
Essa nova compreensão das pérolas, acrescenta Hovden, poderia inspirar “a próxima geração de supermateriais”, como painéis solares com maior eficiência energética ou materiais resistentes e resistentes ao calor otimizados para uso em espaçonaves.
Publicado em 13/11/2021 08h03
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