(PhysOrg.com) - Los científicos han creado con éxito cristales sintéticos cuyas estructuras y propiedades imitan las de los biominerales naturales, como las conchas marinas.

Los resultados, publicado en la revista Materiales de la naturaleza , podría ser un paso importante en el desarrollo de materiales de alto rendimiento, que podría fabricarse en condiciones respetuosas con el medio ambiente.

Los minerales biológicos o 'biominerales' se encuentran ampliamente en toda la naturaleza en estructuras como huesos, dientes y conchas marinas y con frecuencia muestran formas y propiedades notables en comparación con sus contrapartes sintéticas.

Una característica clave de los biominerales es que son materiales compuestos, hecho de un mineral inorgánico como el carbonato de calcio que contiene una pequeña cantidad de material orgánico, generalmente una proteína.

Las estructuras resultantes son increíblemente duras y sus propiedades mecánicas pueden rivalizar con las de los materiales artificiales como la cerámica, que normalmente se fabrican a altas temperaturas y presiones, dando menos oportunidades de control sobre las propiedades del material.

Los científicos están interesados ​​en comprender cómo la biología puede realizar tal ingeniería de precisión en agua a temperatura ambiente para poder aplicar este principio al diseño y producción de materiales sintéticos que son mucho más ecológicos que los existentes.

Ahora, un equipo dirigido por la profesora Fiona Meldrum, de la Facultad de Química de la Universidad de Leeds, ha logrado crear biominerales artificiales que exhiben propiedades similares a los biominerales como las espinas de los erizos de mar.

Lo hicieron cultivando cristales de calcita en presencia de nanopartículas de polímero sintético que actúan como proteínas artificiales. Estas nanopartículas se incorporan a la arquitectura del cristal a medida que crece para crear un material compuesto.

Los investigadores también probaron las propiedades mecánicas del material compuesto utilizando un nanoindentador, una pequeña herramienta similar a un cincel que puede pinchar un material y registrar su respuesta a una fuerza.

El profesor Meldrum dijo:"Este método de crear biominerales sintéticos nos da una visión única de la estructura de estos materiales increíbles y la forma en que las moléculas orgánicas se incorporan en la estructura cristalina a un nivel microscópico. Luego podemos relacionar esta estructura microscópica con la mecánica propiedades del material.

"Lo que encontramos es que el biomineral artificial que hemos creado es en realidad mucho más duro que el mineral de calcita pura porque es un material compuesto, donde se agrega algo suave a una sustancia dura para crear algo aún más duro que cualquiera de las partes constituyentes".

El coautor, el profesor Stephen Eichhorn, que acaba de mudarse a la Universidad de Exeter desde la Universidad de Manchester, dijo:"Los ejemplos biológicos de estructuras a base de carbonato de calcio tienen una dureza más alta que el mineral puro sin proteínas presentes. Es notable que hayamos podido lograr el mismo resultado utilizando una 'pseudo' proteína sintética".

"Cuando comencé a investigar las propiedades mecánicas de las conchas marinas en Manchester, mi primer estudiante de doctorado las recogí literalmente con un balde y una pala en la playa. No imaginé que llegaríamos a la etapa de poder medir propiedades similares para materiales fabricados en el laboratorio ".

Los investigadores ahora intentarán replicar su técnica utilizando diferentes minerales.