2008年11月26日
鲍鱼、贻贝和某些其他软体动物的壳的内层，除了其彩虹般的美丽，珍珠母，或称珠母，也因其惊人的强度和韧性而闻名，这一直是一个长期的谜。现在，科学家们利用先进光源(ALS)的偏振x射线束和纳米级成像能力，揭示了珍珠层纳米结构结构的一个新方面美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)．
领导这项研究的威斯康辛大学麦迪逊分校的物理学教授Pupa Gilbert说:“珍珠是一种生物矿物，由薄层的晶体文石片和更薄的有机材料层组成。我们的研究表明，珠光体中的文石片晶体相互定向错。这种独特的结构安排是一个惊喜，可以发挥珍珠层非凡的抗断裂作用。”
珍珠层约95%的成分是霰石，这是一种坚硬但易碎的碳酸钙矿物，但珍珠层的硬度是霰石的3000倍。没有一种人造合成材料的性能能比它的成分材料有如此大的优势。欧洲杯足球竞彩因此，珍珠质被广泛研究，特别是在陶瓷和纳米技术行业，脆性仍然是一个主要的限制。目的是了解真珠层是如何在自然界形成的，以便为陶瓷和其他材料设计新的微观结构，以增加它们的韧性。欧洲杯足球竞彩然而，过去的研究人员缺乏在纳米尺度上研究珍珠层形成动力学所需的工具。现在，ALS的新能力，包括x射线的偏振光，使这成为可能。
吉尔伯特和她的同事们在《美国化学学会杂志》上发表了一篇题为《红鲍鱼珍珠层的逐步排序》的论文，报告了他们的发现。与吉尔伯特共同撰写这篇论文的是威斯康星大学的Rebecca Metzler、Dong Zhou和Susan Coppersmith，以及伯克利实验室的Andreas Scholl、Andrew Doran、Anthony Young、Martin Kunz和Nobumichi Tamura。
在PEEM-3的探测偏振光下，Gilbert和她的同事获得了霰石晶体取向、药片大小和药片堆积方向的测量结果。这些测量结果表明，文石晶体的不同取向导致了不同的片剂生长速度。反过来，这些不同的表格增长速度会促使用户自行订购，从而逐步选择增长越来越快的平板电脑。此外，这种自有序在大约50微米的距离内逐渐发生。
吉尔伯特说:“我们的研究结果表明，至少珍珠层形成的一个方面，霰石片的自我排列独立于生物或有机分子控制。”“尽管这一发现动摇了生物矿化中普遍接受的有机矿物模板的概念，但在自然演化动力学系统中，选择材料中生长最快的元素是典型的。”
根据这些结果，Gilbert和合作者Coppersmith假设了一种珍珠层组装的“空间竞争”理论模型，该模型基于更快的片剂生长速度和小概率成核的新晶体取向的渐进、动力学选择。他们的模型结果与侧视图和平面内的实验数据有显著的一致性。
吉尔伯特和她的合著者们在研究珍珠层形成的过程中还缺少一个关键的部分，那就是文石晶体在靠近或远离珍珠层和贝壳棱柱状外层的边界处定向的定量程度的信息。根据Gilbert的假设，文石片的取向顺序应该随着离珠柱边界的距离增加而增加。为了获得这些信息，她求助于ALS beam 12.3.2——x射线微衍射设备。
管理x射线微衍射光束的合著者Tamura解释说:“我们的设备能够使用一种叫做白束x射线微衍射的技术，以高空间分辨率和精度测量珍珠层中单个霰石片的方位。在这项研究中,我们能够做的测量数据出来几个小时和晶体取向一旦我们分析的数据——角传播霰石晶体在移动边界错位从24度到6度几十微米。”
吉尔伯特说，这项研究的下一步是将珍珠层的研究范围从腹足类软体动物红鲍鱼扩展到其他软体动物的贝壳，包括双壳类动物，如某些牡蛎和贻贝，以及头足类动物，如鹦鹉螺。红鲍鱼和鹦鹉螺的珍珠层属于一种叫做“柱状”的类型，而双壳类的珍珠层属于一种叫做“片状”的类型。我们已经知道，片状珠质和柱状珠质的形成机制是不同的。
吉尔伯特说:“我们现在正致力于获取更多关于其他珍珠形成壳的PEEM-3数据，同时开发两种不同的珍珠形成理论模型，一种用于片状珍珠层，另一种用于柱状珍珠层。这些模型将比我们现有的模型复杂得多。”
这项研究得到了美国国家科学基金会和美国能源部科学办公室的资助。欧洲杯线上买球