O structură asemănătoare unui diamant conferă rezistență scheletului unor stele de mare

Unele stele de mare realizate dintr-un material fragil se fortifică cu ajutorul unor năzbâtii arhitecturale.

Sub pielea unei stele de mare se află un schelet alcătuit din excrescențe pietricele, numite oscioare, care sunt formate în cea mai mare parte din mineralul calcite. Calcita este de obicei fragilă, și cu atât mai mult atunci când este poroasă. Dar osemintele găurite ale stelei de mare noduroase (Protoreaster nodosus) sunt întărite printr-un aranjament intern neașteptat, raportează cercetătorii în revista Feb. 11 Science.

„Când am văzut pentru prima dată structura, am fost cu adevărat uimiți”, spune Ling Li, cercetător în domeniul materialelor la Virginia Tech din Blacksburg. Arată ca și cum ar fi fost imprimată în 3-D, spune el.

Li și colegii săi au folosit un microscop electronic pentru a mări osemintele de la câteva duzini de stele de mare noduroase moarte. La o scară de 50 de micrometri, aproximativ jumătate din lățimea unui fir de păr uman, corpul aparent lipsit de caracteristici al fiecărui osiclu face loc unui model asemănător cu o plasă care oglindește modul în care atomii de carbon sunt aranjați într-un diamant.

imagine la microscopul electronic a unei părți din scheletul unei stele de mare cu oscioare vizibile
Zoomul asupra excrescențelor accidentate numite oscioare (observate în această imagine la microscopul electronic) care alcătuiesc scheletul unei stele de mare noduroase dezvăluie o structură asemănătoare cu o plasă, similară cu aranjamentul atomilor de carbon din diamant. Acest aranjament întărește osemintele, care sunt în mare parte alcătuite din calcit, un mineral relativ slab.Ling Li/Virginia Tech

Dar numai rețeaua asemănătoare diamantului nu explică pe deplin modul în care osemintele rămân puternice.

În cadrul acestei rețele, atomii care alcătuiesc calcitul au propriul lor model, care seamănă cu o serie de hexagoane suprapuse. Acest model afectează și el rezistența calcitului. În general, rezistența unui mineral nu este uniformă în toate direcțiile. Așadar, dacă se împinge pe calcite în anumite direcții, este mai probabil să se rupă decât dacă se aplică o forță din alte direcții. În oscioare, modelul atomic și rețeaua de tip diamant se aliniază într-un mod care compensează slăbiciunea intrinsecă a calcitului..

Este un mister modul în care animalele realizează rețeaua asemănătoare cu cea a diamantelor. Echipa lui Li studiază stelele de mare vii și cercetează chimia formării osemintelor. Înțelegerea modului în care stelele de mare își construiesc oscioarele ar putea oferi informații pentru crearea unor materiale poroase mai puternice, inclusiv a unor materiale ceramice.

Putem învăța multe de la o creatură precum steaua de mare, pe care am putea-o considera primitivă, spune Li.