幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，研究人員一直對(duì)牡蠣如何在不規(guī)則形狀的沙?；蛩樾贾車L(zhǎng)出驚人對(duì)稱的完美圓形珍珠感到困惑?，F(xiàn)在，一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明，牡蠣、貽貝和其他軟體動(dòng)物使用復(fù)雜的過(guò)程來(lái)生長(zhǎng)寶石，這些過(guò)程遵循自然界中常見的數(shù)學(xué)規(guī)則。
當(dāng)刺激物被困在軟體動(dòng)物體內(nèi)時(shí)，珍珠就會(huì)形成，而這種動(dòng)物通過(guò)在珍珠周圍形成光滑的礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)層(統(tǒng)稱為珍珠層)來(lái)保護(hù)自己。根據(jù)10月19日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一項(xiàng)分析，在這個(gè)不對(duì)稱中心上建造的每一層新珍珠層都精確地適應(yīng)了它之前的珍珠層，消除了不規(guī)則之處，從而形成了一顆圓形珍珠。
堪培拉澳大利亞國(guó)立大學(xué)的生物地球化學(xué)家勞拉·奧特(LauraOtter)說(shuō)：“珍珠層是我們?cè)谀承┴悮?nèi)部或珍珠外部看到的一種非常美麗、呈彩虹色、閃亮的材料。”
Otter和她的同事發(fā)現(xiàn)，一顆珍珠在鋪設(shè)珍珠層時(shí)的對(duì)稱生長(zhǎng)依賴于軟體動(dòng)物平衡兩種基本能力。它糾正了珍珠形成時(shí)出現(xiàn)的生長(zhǎng)畸變，防止這些變異在珍珠的許多層上傳播。否則，生成的寶石將是不平衡的。
此外，軟體動(dòng)物調(diào)節(jié)珍珠層的厚度，因此如果一層特別厚，后續(xù)層將相應(yīng)變薄(SN：3/24/14)。這有助于珍珠在其數(shù)千層中保持相似的平均厚度，使其看起來(lái)完美圓潤(rùn)且均勻。如果沒(méi)有這種不斷的調(diào)整，珍珠可能類似于分層的沉積巖，放大了有損其球形的小瑕疵。
研究人員研究了從澳大利亞?wèn)|部沿海珍珠養(yǎng)殖場(chǎng)的Akoya珍珠貝(Pinctadaimbricatafucata)中采集的keshi珍珠。他們使用金剛石線鋸將珍珠切割成橫截面，然后使用拉曼光譜拋光和檢查寶石，這是一種非破壞性技術(shù)，使他們能夠表征珍珠的結(jié)構(gòu)。對(duì)于論文中展示的其中一顆珍珠，他們計(jì)算了2,615層，沉積了548天。
分析表明，珍珠層厚度的波動(dòng)表現(xiàn)出一種稱為1/f噪聲或粉紅噪聲的現(xiàn)象，在這種現(xiàn)象中，看似隨機(jī)的事件實(shí)際上是相互關(guān)聯(lián)的。在這種情況下，不同厚度的珍珠層的形成可能看起來(lái)是隨機(jī)的，但實(shí)際上取決于前幾層的厚度。同樣的現(xiàn)象也在地震活動(dòng)中起作用：地面的隆隆聲看似隨機(jī)，但實(shí)際上與之前最近的地震活動(dòng)有關(guān)。粉紅噪音也出現(xiàn)在古典音樂(lè)中，甚至在監(jiān)測(cè)心跳和大腦活動(dòng)時(shí)，密歇根大學(xué)安娜堡分校的材料科學(xué)家和工程師羅伯特霍夫登說(shuō)。這些現(xiàn)象“屬于普遍的行為和物理學(xué)類別，”霍夫登說(shuō)。
這是研究人員首次報(bào)告“珍珠質(zhì)自我修復(fù)，當(dāng)出現(xiàn)缺陷時(shí)，它會(huì)在幾層內(nèi)自我修復(fù)，而無(wú)需使用外部支架或模板，”該研究所生物礦化研究的物理學(xué)家PupaGilbert說(shuō)。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。“珍珠層是一種比我們之前所欣賞的更非凡的材料。”
Otter指出：“這些不起眼的生物正在制造超輕超堅(jiān)韌的材料，比我們使用所有技術(shù)制造的材料更容易、更好。”珍珠質(zhì)僅由鈣、碳酸鹽和蛋白質(zhì)構(gòu)成，“比制造它的材料堅(jiān)韌3,000倍”。
霍夫登補(bǔ)充說(shuō)，這種對(duì)珍珠的新認(rèn)識(shí)可能會(huì)激發(fā)“下一代超級(jí)材料”的靈感，例如更節(jié)能的太陽(yáng)能電池板或優(yōu)化用于航天器的堅(jiān)韌耐熱材料。
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