Die Mutter des Perlmutts - Klassische Schönheit und bemerkenswerte Stärke

Seeor Abalone

Die Mutter des Perlmutts - Klassische Schönheit und bemerkenswerte Stärke


Seeohr - Pupa GilbertPupa Gilbert (foto: Jeff Miller)

Madison, USA (05.08.2007) - Lange wurde das glänzende Material von Perlen und Seeohrschalen (Abalonen) wegen dessen schillernden und ästhetischen Wert bei der Herstellung von Schmuck gewürdigt. Wissenschaftler bewundern das Perlmutt wegen seiner physikalischen Eigenschaften.

Das Perlmutt wird im Englischen auch „nacre“ [nay-ker] bezeichnet. Es ist 3.000 mal bruchsicherer als das Material, Aragonit, aus dem es besteht. Pupa Gillbert, eine Physikerin an der Universität von Wisconsin-Madison meint. „Man kann es mit einem Lastwagen überfahren und es wird nicht zerbrechen – an der Außenseite der Seeohrmuschel werden sich Teile lösen, das „nacre“ wird jedoch diese Gewalteinwirkung unbeschadet überstehen. Das Faszinierende daran ist, dass wir noch immer nicht wissen wie die Widerstandskraft funktioniert. Dieser Umstand verschafft uns viel Freude bei der Erforschung von Perlmutt.“

Der erste Schritt in der Analyse ist die Erforschung des Entstehungsprozesses des Perlmuttes. Ist dies geschafft, dann kann man sich die Widerstandskraft des Materials zu Nutze machen. „Bisher kennen wir keinen Weg Materialien zu synthetisieren, welche besser als die Summe Ihrer Bestandteile sind.“

In einem Bericht vom 29 Juni dieses Jahres Beschreibt Professor Gilbert und Ihre Kollegen unerwartete Elemente der Architektur von „nacre“. Diese Erkenntnisse könnten der Widerstandskraft von Perlmutt zu Grunde liegen und Anhaltspunkte über den Entstehungsprozess geben.

Wie unser Knochen und Zähne ist „nacre“ ein biologisches Mineral. Eine Kombination von organischen Molekülen – geschaffen von lebenden Organismen wie dem Seeohr. Die Bausteine des Minerals werden von dem Organismus aus seiner Umgebung gesammelt. Das Mineral Aragonit im „nacre“ besteht aus Kalziumkarbonit , es wird von Meerestieren aus Elementen des umgebenden Seewasser gewonnen.

Ungefähr fünf Prozent des „nacre“ eines Seeohrs ist organisch. Dieser kleine Anteil legt auf die eine oder andere Weise das Fundament dafür, das die Bestandteile des Minerals sich spontan verbinden.

Seeohr - AbaloneSeeohr (foto: Jeff Miller)
„95 Prozent der Masse von Perlmutt wird von dem Mineral selbst geformt. Nur fünf Prozent des Perlmutts wir von dem Meerestier aktiv gebildet. „ sagt Gilbert. „Es ist einer der effektivsten Mechanismen den man sich vorstellen kann.“

Um einen Einblick in den Selbstbildungsprozess zu gewinnen studieren Gilbert und ihre Studentin Rebecca Metzler die Struktur des „nacre“ des Seeohrs in einem „Synchrotron Strahlungs-Licht Emitter“. Ausgewertet wird das Licht, welches durch in Kurven herumfliegenden Elektronen ausgestrahlt wird.

Es zeigte sich, dass die Schale des Seeohrs aus vielen Ziegelsteinen aufgebaut ist, welche durch einen organischen Mörtel zusammengehalten werden. Es zeigte sich weiterhin, dass die die „nacre“ Schicht nicht gleichmäßig aufgebaut ist.

Im Gegenteil, die Wand enthält verschiedene Gruppen von Ziegelsteinen, jedes eine unregelmäßige Anzahl von Kristallen mit gleicher Zusammensetzung. Jedoch hat jede Gruppe eine andere Orientierung als die danebenliegende Gruppe.

Die Orientierung beeinflusst wie die Kristalle die Elektronen aussenden. „Einige von den Ziegelsteingruppen scheinen weiß, andere erscheinen schwarz. Die meisten jedoch erscheinen grau.“ Erklärt Gilbert.

Sie vermutet, dass die Architektur des „nacre“, mit seinen vielen nicht angeordneten Kristallen, zu einem stärkeren Material führt als bei Diamanten, denn bei Diamanten kann ein einziges Kristall einfach brechen. „Es schein intuitiv, dass ein Poly-Kristall mechanisch stärker ist als ein einzelner symetrischer Kristall. Das scheint der Vorteil für die Tiere zu sein, die dieses Material herstellen.“ Sagt Gilbert.

Mit diesem Wissen über die Struktur des „nacre“ und der Hilfe der theoretischen Physikerin der Universität-Madison Susan Coppersmith versucht die Gruppe nun ein Model zu entwickeln, welches die Umstände des Entstehungsprozesses erklärt.
















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