Kristályosodás-kinetikai korlát a puhatestűek héjának evolúciója során  

Vanessa Schoeppler,a Robert Lemanis,a Elke Reich,a Tamás Pusztai,b László Gránásy,b,c Igor Zlotnikov a

A rangos Proceeding of the National Academy of Sciences (US) közelmúltban megjelent cikkében a Wigner Fizikai Kutatóközpont (Magyarország) és a Drezdai Műszaki Egyetem (Németország) kutatói az anyagtudományból jól ismert irányított megszilárdulás során kialakuló mikroszerkezetek és a biomineralizáció folyamatában létrejövő meglehetősen hasonló szerkezetek közti lehetséges kapcsolatot vizsgálták. (Biomineralizáció: hierarchikusan strukturált szerves-szervetlen kompozit anyagok létrejötte élő szervezetekben.) Három puhatestű osztály egy-egy képviselőjének héjszerkezetét (ultraszerkezet), az Unio pictorum kagylóét, a lábasfejűek közé tartozó Nautilus pompilus-ét, ill. a Haliotis asinine haslábúét vetették össze az irányított növekedésen alapuló fázismező elméleti szimulációkkal. Megmutatták, hogy a kémiai és fizikai határfeltételek szabályozásával a fázismező elmélet képes reprodukálni a puhatestűek héjszerkezetének alapvető vonásait. Ebből a megfigyelésből kiindulva a kutatók a puhatestűek evolúciójára vonatkozó korlát lehetőségét vetik fel: a héjak lehetséges szerkezeti sokféleségét (morphospace) behatárolják az irányított megszilárdulás termodinamikai és kinetikus korlátai.

A kísérletek a Drezdai Műszaki Egyetemen folytak, míg a számítógépes szimulációkat a Wigner Fizikai Kutatóközpontban végezték.

f1

1. ábra: A mikroszerkezet vastagság menti változása (balra) a Nautilus pompilius héjára vonatkozó elektronmikroszkópos felvételen és (jobbra) a fázismező elméleti szimulációban (a különböző színek különböző kristálytani orientációknak felelnek meg).  

a B CUBE–Center for Molecular Bioengineering, Technische Universität Dresden, 01307 Dresden, Germany 
b Wigner Research Centre for Physics, P.O. Box 49, H-1525 Budapest, Hungary
c Brunel Centre of Advanced Solidification Technology, Brunel University, Uxbridge, Middlesex UB8 3PH, UK 
 


Link az eredeti cikkre: https://www.pnas.org/content/116/41/20388.full

A Drezdai Műszaki Egyetemé sajtóközleménye: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/tud-cgk092319.php