Νέα έρευνα αποκαλύπτει ότι τα σαγόνια του Perinereis cultrifera παρουσιάζουν ιδιότητες παρόμοιες με των μετάλλων, ανοίγοντας τον δρόμο για την ανάπτυξη καινοτόμων υλικών
Ένα μικροσκοπικό θαλάσσιο σκουλήκι που ζει στα βάθη των ωκεανών βρίσκεται στο επίκεντρο της επιστημονικής έρευνας, καθώς τα εξαιρετικά ανθεκτικά σαγόνια του παρουσιάζουν ιδιότητες που μέχρι σήμερα είχαν παρατηρηθεί μόνο σε μέταλλα.
Πρόκειται για το Perinereis cultrifera, ένα θαλάσσιο είδος που καταφέρνει να θρυμματίζει σκληρά κοχύλια για να τραφεί, χάρη στην ιδιαίτερη δομή των δοντιών και των σαγονιών του.
Τα χαρακτηριστικά αυτά μελέτησαν ερευνητές από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης (TU Wien) και το Πανεπιστήμιο της Βιέννης, με τα αποτελέσματα να δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Biophysical Reviews.
Οι επιστήμονες εξέτασαν τη σκληρότητα των σαγονιών με τη μέθοδο της νανοσκληρομέτρησης, μια τεχνική που επιτρέπει τη μέτρηση της αντοχής ενός υλικού σε μικροσκοπική κλίμακα μέσω εξαιρετικά εστιασμένης πίεσης.
Τα αποτελέσματα συνδυάστηκαν με χημικές αναλύσεις και απεικονίσεις υψηλής ανάλυσης, αποκαλύπτοντας ότι τα μεταλλικά ιόντα συγκεντρώνονται κυρίως στις άκρες των σαγονιών. Η αυξημένη αυτή συγκέντρωση καθιστά τα δόντια σημαντικά πιο σκληρά και ανθεκτικά, επιτρέποντας στο σκουλήκι να συνθλίβει με ευκολία τα σκληρά κελύφη της λείας του.
Το φαινόμενο που εξέπληξε τους ερευνητές
Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα σαγόνια του Perinereis cultrifera εμφανίζουν το φαινόμενο μεγέθους νανοσκληρομέτρησης Nix-Gao, μια συμπεριφορά που έως σήμερα είχε παρατηρηθεί μόνο σε καθαρά μέταλλα, όπως ο χαλκός και ο άργυρος.
Το φαινόμενο αυτό σημαίνει ότι όσο μικρότερη είναι η περιοχή στην οποία ασκείται πίεση, τόσο μεγαλύτερη αντίσταση προβάλλει το υλικό στην παραμόρφωση.
Στην περίπτωση του θαλάσσιου σκουληκιού, η ιδιότητα αυτή φαίνεται να οφείλεται στον τρόπο με τον οποίο «κλειδώνουν» οι ατέλειες στην ατομική δομή των σαγονιών, προσφέροντας εξαιρετική αντοχή στη φθορά κατά τη διαδικασία της τροφοληψίας.
Νέοι δρόμοι για την επιστήμη των υλικών
Παρά τις ομοιότητες με τα συμβατικά μέταλλα, τα σαγόνια του Perinereis cultrifera διαθέτουν ένα ακόμη μοναδικό χαρακτηριστικό: η ελαστικότητά τους μεταβάλλεται ανάλογα με το μέγεθος της δομής τους.
Όπως εξηγεί ο Christian Hellmich, ένας από τους βασικούς συγγραφείς της μελέτης, αυτή η ιδιότητα διαφοροποιεί τα λεγόμενα «βιο-μέταλλα» από τα κλασικά κρυσταλλικά μέταλλα και ενδέχεται να αποτελέσει πολύτιμο οδηγό για τον σχεδιασμό νέων συνθετικών υλικών.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η κατανόηση των μηχανισμών που χρησιμοποιεί η φύση θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων, οικολογικών και ιδιαίτερα ανθεκτικών υλικών, εμπνευσμένων από τη βιολογική δομή του μικροσκοπικού αυτού θαλάσσιου οργανισμού.
