El nácar, belleza clásica y notable resistencia

Pupa Gilbert, física en la Universidad de Wisconsin-Madison, junto con sus colegas del departamento de física y de la Escuela de Medicina Veterinaria de esta universidad, los del Instituto para la Física de los Materiales Complejos en Suiza, y los del Centro de Radiación Sincrotrón dependiente también de la Universidad de Wisconsin-Madison, describen elementos inesperados de la arquitectura del nácar que pueden explicar su resistencia y ofrecer pistas sobre cómo se forma este notable material.

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onocer bien el mecanismo por el que se forma el nácar sería el primer paso para aprovechar su resistencia.

Como nuestros huesos y dientes, el nácar es un biomineral, una combinación de moléculas orgánicas elaboradas por los organismos vivientes, y componentes minerales que los organismos ingieren o toman de su medio ambiente. El mineral aragonita presente en el nácar está constituido por carbonato de calcio que los animales marinos forman a partir de elementos abundantes en el agua de mar.

Aunque sólo un 5 por ciento del nácar del abulón es orgánico, esta pequeña fracción de algún modo establece las bases para que los componentes minerales se ensamblen espontáneamente.

El 95 por ciento de la masa de este biomineral se autoensambla, mientras que sólo el 5 por ciento es formado activamente por el organismo. Sin duda, es un mecanismo muy eficiente.

Para profundizar en este proceso de autoensamblaje, Gilbert y Rebecca Metzler examinaron la estructura del nácar del abulón utilizando radiación sincrotrón.

Cuando examinaban una sección transversal de una concha de abulón, que previamente parecía una pared de ladrillos con capas de "mortero" orgánico separando los "ladrillos" cristalinos individuales, la luz polarizada de la radiación sincrotrón reveló que la pared del nácar no era uniforme.

La pared resultó contener grupos diferentes de ladrillos, con cada columna irregular de cristales presentando una composición idéntica, pero con diferente orientación de los cristales con respecto a las columnas vecinas.

Esta arquitectura en mosaico del nácar, con numerosos cristales no alineados, podría conducir a un material más fuerte, impidiendo la formación de planos de clivaje naturales. Con esta nueva información sobre la estructura del nácar y la ayuda de la física teórica Susan Coppersmith, de la Universidad de Wisconsin-Madison, el grupo se dirigió a modelar el proceso para intentar comprender cómo podría formarse tal estructura.

El grupo desarrolló un modelo que sugiere que el animal crea primero las capas del mortero orgánico, salpicadas con elementos de formación de núcleos de cristal, o semillas, en algunos sitios distribuidos al azar.