İnciler Olağanüstü Simetrilerini Nasıl Elde Ederler?
inciler, bir yumuşakçanın içine bir miktar kum, kalıntı veya yiyecek parçacıkları yerleştirildiğinde oluşur. organizma, düzensiz parçacığı algılar ve onu yumuşakçaların kabuklarını oluşturmak için kullandıkları aynı mineraller ve proteinler olan aragonit ve conchiolin katmanlarıyla kaplamaya başlar. böylece inci oluşur.
bilim insanları, şimdiye kadar yumuşakçaların nasıl mükemmel küresel inciler oluşturduğunu tam olarak anlayamamıştı ancak bu konuda proceedings of the national academy of sciences'da geçtiğimiz aylarda yeni bir çalışma yayınlandı.
science news'ten rachel crowell, araştırmacıların yumuşakçaların tüm dünyada görülen matematiksel kuralları izleyen karmaşık bir katmanlama süreci kullandıklarını keşfetti. aragonit ve conchiolin katmanlarına sedef denir ve her katman oluştuktan sonra, yumuşakçalar simetrisini korumak için her bir tabakayı ayarlar. incinin sedefinin bir katmanı daha inceyse, bir sonraki katman düzensizlikleri dengelemek için daha kalın olacak, zamanla düzgün bir inci oluşturacak ve orantısız olacaktır. işlem daha sonra binlerce sedef tabakasına kadar tekrarlanır.
bu çalışma için araştırmacılar, bir avustralya kıyı inci çiftliğinde yetiştirilen akoya inci istiridyelerinden (pinctada imbricata fucata) alınan keshi incilerini gözlemlediler. science news raporlarına göre; bu inciler yumuşakçaların içine yapay bir merkez yerleştirildiğinde oluşan boncuk kültürlü incilerin aksine doğal olarak oluşuyor. kate mcalpine-michigan for futurity'ye göre ekip, elmas tel testere kullanarak her inciyi bölümlere ayırdı, cilaladı ve elektron mikroskobu altında inceledi. bir inci, 548 gün boyunca etkileyici bir 2.615 katman oluşturdu.
ann arbor'daki michigan üniversitesi'nde malzeme bilimi uzmanı ve mühendisi olan çalışma yazarı robert hovden, futurity'ye “bu ince, pürüzsüz sedef katmanları , aralarında organik madde bulunan çarşaflara biraz benziyor. her katman arasında bir etkileşim var ve bu etkileşimin sistemin ilerledikçe düzeltmesini sağlayan şey olduğunu varsayıyoruz" diyor.
incileri mikroskop altında gözlemledikten sonra ekip, her katman ve kalınlığı arasındaki etkileşimlerin 1/f gürültüsü veya pembe gürültü olarak bilinen bir fenomeni takip ettiğini buldu. science news'e göre pembe gürültüde rastgele görünen olaylar aslında bağlantılıdır. inciler söz konusu olduğunda, her mineral ve protein tabakasının oluşumu ve kalınlıkları rastgele görünebilir, ancak önceki her katmanın kalınlığı her yeni katmanın şeklini belirler.
pembe gürültünün başka bir örneği sismik aktivitedir. science news'e göre, depremler sırasında yerdeki titreşimler ve gümbürtüler önceki sismik dalgalardan kaynaklanır. futurity raporlarına göre diğer "pembe gürültü" örnekleri klasik müzikte, kalp atışlarında, elektrikte, fizikte ve ekonomik piyasalarda bile bulunabilir. "örneğin, zar attığınızda, her atış tamamen bağımsızdır ve diğer atışlardan bağlantısı yoktur. ancak 1/f gürültüsü farklıdır, çünkü her olay bağlantılıdır," diye açıklıyor hovden, futurity'ye. “bunu tahmin edemeyiz, ancak kaosun içinde bir yapı görebiliriz. ve bu yapının içinde, bir incinin binlerce sedef tabakasının düzen ve kesinlik için birleşmesini sağlayan karmaşık mekanizmalar vardır.”
inciler, tuğla binaları düzenli tutan dikkatlice planlanmış simetriden yoksun olsa da, bir seferde 20 katman için simetriyi koruyacak. bu da binlerce katmanı üzerinde tutarlılık sağlamak için yeterli.
araştırmaya dahil olmayan wisconsin-madison üniversitesi'nde fizikçi olan pupa gilbert, science news'e şu yorum yapıyor: "bir bakıma, kalıp olarak harici iskele kullanılmadan kusurlar ortaya çıktığında inci 'kendi kendini iyileştirir'..."
sedef; kalsiyum, protein ve karbonattan yapılmış olsa da, bu malzemelerin kombinasyonu, her birinin kendi başına olduğundan 3.000 kat daha sağlamdır. science news'e göre araştırmacılar, sedefin dayanıklılığının ve ısı direncinin gelecekte güneş panellerinde veya sert ve ısıya dayanıklı malzeme gerektiren diğer ürünlerde yeni nesil süper malzemeler için kullanılabileceğini belirtiyor.
yumuşakçalar, farklı bir strateji kullanarak nano ölçekte benzer sonuçlar elde edebilir. dolayısıyla onlardan öğrenecek çok şeyimiz var ve bu bilgi gelecekte daha güçlü, daha hafif malzemeler yapmamıza yardımcı olabilir” diyor hovden, futurity'ye.