В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, исследователи из B CUBE — Центра молекулярной биоинженерии в Техническом университете в Дрездене и Европейского центра синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле впервые описывают, что структурные дефекты при самосборке перламутра притягивают и нейтрализуют друг друга, что в конечном итоге приводит к идеальной периодической структуре.
Моллюски строят раковины, чтобы защитить свои мягкие ткани от хищников. Перламутр, также известный как перламутр, имеет сложную, очень правильную структуру, что делает его невероятно прочным материалом. В зависимости от вида перламутры могут достигать десятков сантиметров в длину. Независимо от размера, каждый перламутр состоит из материалов, отложенных множеством отдельных ячеек в нескольких разных местах одновременно. Как именно эта высокопериодическая и однородная структура возникает из начального беспорядка, было неизвестно до сих пор.
Формирование перламутра начинается несогласованно, когда клетки откладывают материал одновременно в разных местах. Неудивительно, что ранняя структура перламутра не очень правильная. На данный момент он полон дефектов. «В самом начале слоистая минерально-органическая ткань полна структурных дефектов, которые распространяются через ряд слоев, как спираль. Фактически, они выглядят как винтовая лестница, имеющая правую или левую ориентацию», говорит д-р Игорь Злотников, руководитель исследовательской группы B CUBE — Центра молекулярной биоинженерии при Техническом университете Дрездена.
Исследователи из группы Злотникова в сотрудничестве с Европейской лабораторией синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле очень подробно рассмотрели внутреннюю структуру раннего и зрелого перламутра. Используя голографическую рентгеновскую нанотомографию на основе синхротрона, исследователи смогли зафиксировать рост перламутра с течением времени. «Перламутр — это чрезвычайно тонкая структура, имеющая органические элементы размером менее 50 нм. Линия луча ID16A на ESRF предоставила нам беспрецедентную возможность визуализировать перламутр в трех измерениях», — объясняет д-р Злотников. «Сочетание электронно-плотных и высокопериодических неорганических тромбоцитов с тонкими и тонкими органическими поверхностями делает перламутр сложной структурой для изображения. Криогенная визуализация помогла нам получить необходимую разрешающую способность», — объясняет д-р..