Nácar, el material con brillo de arco iris que recubre el interior de los mejillones y otras conchas de moluscos, se conoce como el material más resistente de la naturaleza. Ahora, un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Michigan ha revelado precisamente cómo funciona, en tiempo real.

Más comúnmente conocido como nácar, La combinación de dureza y resistencia del nácar ha desconcertado a los científicos durante más de 80 años. Si los humanos pudieran imitarlo, podría dar lugar a una nueva generación de materiales sintéticos ultrarresistentes para estructuras, implantes quirúrgicos y otras innumerables aplicaciones.

"Los seres humanos podemos fabricar materiales más resistentes utilizando entornos antinaturales, por ejemplo calor y presión extremos. Pero no podemos replicar el tipo de nanoingeniería que han logrado los moluscos. La combinación de los dos enfoques podría conducir a una nueva generación espectacular de materiales, y este documento es un paso en esa dirección, "dijo Robert Hovden, Profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales de la U-M.

Los investigadores han conocido los conceptos básicos del secreto del nácar durante décadas:está hecho de "ladrillos" microscópicos de un mineral llamado aragonito, entrelazados con un "mortero" de material orgánico. Esta disposición de ladrillos y mortero claramente da fuerza, pero el nácar es mucho más fuerte de lo que sugieren sus materiales.

El equipo de Hovden, que incluía al asistente de investigación graduado en ciencias de los materiales de la U-M, Jiseok Gim, así como a geoquímicos de la Universidad Macquarie de Australia y de otros lugares, trabajaron juntos para descifrar el misterio.

En el Centro de Caracterización de Materiales de Michigan de la U-M, los investigadores utilizaron diminutos microindentadores piezoeléctricos para ejercer fuerza sobre las conchas de Pinna nobilis, comúnmente conocido como el caparazón de pluma noble, mientras estaban bajo un microscopio electrónico. Vieron lo que sucedió en tiempo real.

Descubrieron que los "ladrillos" son en realidad tabletas de varios lados de sólo unos pocos cientos de nanómetros de tamaño. Ordinariamente, estas tabletas permanecen separadas, dispuestas en capas y acolchadas por una fina capa de "mortero" orgánico. Pero cuando se aplica tensión a las conchas, el "mortero" se aplasta a un lado y las tabletas se bloquean, formando lo que es esencialmente una superficie sólida. Cuando se quita la fuerza, la estructura retrocede, sin perder fuerza ni resistencia.

Esta resistencia distingue al nácar incluso de los materiales más avanzados diseñados por humanos. Plástica, por ejemplo, puede saltar de un impacto, pero pierden algo de su fuerza cada vez. El nácar no perdió nada de su resistencia en impactos repetidos hasta en un 80% de su límite elástico.

Y lo que es más, si se forma una grieta, el nácar confina la grieta a una sola capa en lugar de permitir que se extienda, manteniendo intacta la estructura del caparazón.

"Es increíble que un molusco, que no es la criatura más inteligente, está fabricando tantas estructuras en tantas escalas, ", Dijo Hovden." Está fabricando moléculas individuales de carbonato de calcio, organizarlos en láminas de nano capas que se pegan con material orgánico, todo el camino hasta la estructura del caparazón, que combina el nácar con varios otros materiales ".

Hovden cree que los humanos podrían usar los métodos del mejillón para crear superficies compuestas de nano-ingeniería que podrían ser dramáticamente más livianas y fuertes que las disponibles en la actualidad.

"La naturaleza nos está entregando estas estructuras altamente optimizadas con millones de años de evolución a sus espaldas, ", dijo." Nunca podríamos ejecutar suficientes simulaciones por computadora para llegar a esto, están ahí para que las descubramos ".

El estudio se publica en Comunicaciones de la naturaleza .