Scienza: svelati i segreti della corazza di bioceramica dei molluschi

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Underwater shoot in the Sicilian ChanelUn arcobaleno in fondo al mare (Alcionacei_ Alcyonium spinulosum, Alcyonium palmatum )La conchiglia difensiva del mollusco Placuna placenta e’ eccezionalmente resistente a danni e penetrazioni, nonostante sia fatta al 99% di calcite, un minerale molto fragile e debole. Un team di ricercatori del MIT ha analizzato su nanoscala questa straordinaria corazza trasparente, riuscendo a smascherarne diversi punti di forza. Le proprieta’ uniche della conchiglia emergono da una nanostruttura specializzata capace di conferirle trasparenza, localizzare con precisione i danni e gestire efficientemente la correlata dissipazione di energia. Per comprendere in che modo questi scudi naturali, che combinano la calcite con circa l’1 per cento di materiale organico, rispondono alla penetrazione, i ricercatori hanno sottoposto alcuni campioni a test di indentazione, utilizzando una punta di diamante tagliente. Dalle osservazioni e’ emerso che il materiale inizialmente isola il danno attraverso un processo a livello atomico chiamato “gemellaggio” all’interno di singoli blocchi ceramici: parte del cristallo sposta la sua posizione in modo prevedibile, lasciando due regioni con lo stesso orientamento di prima ma con una porzione spostata rispetto all’altra. Questo processo di “twinning” si verifica intorno all’area danneggiata e stressata ed e’ finalizzato a creare una sorta di confine che impedisce alle lesioni di diffondersi all’esterno. Gli studiosi hanno scoperto che il “twinning” attiva una serie di meccanismi aggiuntivi di dissipazione dell’energia che preservano l’integrita’ meccanica e ottica del materiale circostante. Cio’ produce un materiale che e’ dieci volte piu’ efficiente nel dissipare energia dei minerali puri. Le proprieta’ di questa armatura naturale ne fanno un promettente modello per lo sviluppo di materiali sintetici bio-ispirati per applicazioni sia militari sia commerciali, come protezioni per viso e occhi dei soldati, finestre, scudi da esplosioni e parabrezza. Lo studio e’ stato pubblicato su ‘Nature Materials’.