Parelmoer

De iriserende parelmoerlaag wordt als sterk aantrekkelijk beschouwd in vele culturen en wordt daardoor vaak gebruikt bij het vervaardigen van knopen, juwelen of als inlegwerk in houten meubilair of bij gitaren. Parelmoer

Nacre is samengesteld uit hexagonale plaatjes van aragoniet (een vorm van calciumcarbonaat) van 10-20 µm breed en 0,5 µm dik, gerangschikt in een continue parallelle laag. Afhankelijk van de soort verschilt de vorm van de tabletten; in Pinna zijn de tabletten rechthoekig, met symmetrische sectoren min of meer oplosbaar. Ongeacht de vorm van de tabletten, de kleinste eenheden die ze bevatten, zijn onregelmatige ronde korrels. Deze lagen worden gescheiden door vellen organische matrix (grensvlakken) die zijn samengesteld uit elastische biopolymeren (zoals chitine, lustrine en zijde-achtige eiwitten). Dit mengsel van broze plaatjes en de dunne lagen elastische biopolymeren maakt het materiaal sterk en veerkrachtig, met een Young's modulus van 70 GPa en een vloeispanning van ongeveer 70 MPa (in droge toestand). Sterkte en veerkracht zijn waarschijnlijk ook te danken aan adhesie door de "metselwerk" -opstelling van de plaatjes, die de transversale scheurvorming verhindert. Deze structuur, die meerdere lengtematen beslaat, verhoogt de taaiheid aanzienlijk, waardoor het bijna net zo sterk is als silicium. De statistische variatie van de plaatjes heeft een negatief effect op de mechanische prestatie (stijfheid, sterkte en energieabsorptie) omdat statistische variatie lokalisatie van vervorming versnelt. De negatieve effecten van statistische variaties kunnen echter worden gecompenseerd door grensvlakken met grote rek bij falen, vergezeld van rekverharding. Aan de andere kant neemt de breuktaaiheid van parelmoer toe met matige statistische variaties, waardoor moeilijke gebieden ontstaan waar de scheur wordt vastgepind. Maar hogere statistische variaties genereren zeer zwakke gebieden waardoor de scheur zich kan voortplanten zonder veel weerstand, waardoor de breuktaaiheid afneemt. Studies hebben aangetoond dat deze zwakke structurele defecten werken als dissipatieve topologische defecten die gepaard gaan met een elastische vervorming. Parelmoer lijkt iriserend omdat de dikte van de aragonietplaatjes dicht bij de golflengte van zichtbaar licht ligt. Deze structuren interfereren constructief en destructief met verschillende golflengten van licht bij verschillende kijkhoeken, waardoor structurele kleuren ontstaan. De kristallografische c-as wijst ongeveer loodrecht op de schaalwand, maar de richting van de andere assen varieert tussen groepen. Aangetoond is dat aangrenzende tablets een dramatisch verschillende c-as oriëntatie hebben, in het algemeen willekeurig georiënteerd binnen ~ 20 ° verticaal. Bij tweekleppige dieren en koppotigen wijst de b-as in de richting van de schaalgroei, terwijl bij de monoplacoforen de a-as zo hellend is. Het in elkaar grijpen van stenen van parelmoer heeft een grote invloed op zowel het vervormingsmechanisme als de taaiheid ervan. Bovendien resulteert het mineraal-organische grensvlak in verbeterde veerkracht en sterkte van de organische tussenlagen.

Nacre vorming van parelmoer wordt niet volledig begrepen. De eerste aanvangsassemblage, zoals waargenomen bij Pinna nobilis, wordt aangedreven door de aggregatie van nanodeeltjes (~ 50-80 nm) in een organische matrix die zich in vezelachtige polykristallijne configuraties rangschikken. Het aantal deeltjes neemt achtereenvolgens toe en, wanneer een kritische pakking is bereikt, versmelten ze tot bloedplaatjes van het vroege paarlemoer. Parelmoergroei wordt gemedieerd door organische stoffen, die het begin, de duur en de vorm van kristalgroei regelen. Aangenomen wordt dat afzonderlijke aragoniet "stenen" snel groeien tot de volledige hoogte van de parelmoerlaag, en uitzetten totdat ze tegen aangrenzende stenen aanliggen. Dit produceert de hexagonale dichte pakking die kenmerkend is voor parelmoer. Bakstenen kunnen kern vormen op willekeurig verspreide elementen binnen de organische laag, goed gedefinieerde rangschikkingen van eiwitten, of kunnen epitaxiaal groeien vanuit minerale bruggen die zich uitstrekken vanaf de onderliggende tablet. Parelmoer verschilt van vezelachtig aragoniet - een bros mineraal met dezelfde vorm - doordat de groei in de c-as (dwz ongeveer loodrecht op de schaal, in parelmoer) langzaam is in parelmoer en snel in vezelachtig aragoniet.