Madrepérola

Nacre é composto de plaquetas hexagonais de aragonita (uma forma de carbonato de cálcio) de 10–20 µm de largura e 0,5 µm de espessura dispostas em uma lâmina paralela contínua. Dependendo da espécie, a forma dos comprimidos difere; em Pinna, os comprimidos são retangulares, com setores simétricos mais ou menos solúveis. Qualquer que seja a forma dos comprimidos, as menores unidades que contêm são grânulos arredondados irregulares. Essas camadas são separadas por folhas de matriz orgânica (interfaces) compostas por biopolímeros elásticos (como quitina, lustrina e proteínas do tipo seda). Esta mistura de plaquetas quebradiças e as finas camadas de biopolímeros elásticos tornam o material forte e resiliente, com um módulo de Young de 70 GPa e uma tensão de escoamento de cerca de 70 MPa (quando seco). A resistência e a resiliência também podem ser devidas à adesão pelo arranjo de "alvenaria" das plaquetas, que inibe a propagação de trincas transversais. Essa estrutura, abrangendo vários tamanhos de comprimento, aumenta muito sua resistência, tornando-a quase tão forte quanto o silício. A variação estatística das plaquetas tem um efeito negativo no desempenho mecânico (rigidez, resistência e absorção de energia) porque a variação estatística precipita a localização da deformação. No entanto, os efeitos negativos das variações estatísticas podem ser compensados por interfaces com grande deformação na falha acompanhada de endurecimento por deformação. Por outro lado, a tenacidade à fratura do nácar aumenta com variações estatísticas moderadas, o que cria regiões difíceis onde a trinca fica presa. Porém, variações estatísticas mais altas geram regiões muito fracas que permitem que a trinca se propague sem muita resistência, fazendo com que a tenacidade à fratura diminua. Estudos têm mostrado que esses defeitos estruturais fracos atuam como defeitos topológicos dissipativos acoplados por uma distorção elástica. O nácar parece iridescente porque a espessura das plaquetas de aragonita é próxima ao comprimento de onda da luz visível. Essas estruturas interferem de forma construtiva e destrutiva com diferentes comprimentos de onda de luz em diferentes ângulos de visão, criando cores estruturais. O eixo c cristalográfico aponta aproximadamente perpendicular à parede da casca, mas a direção dos outros eixos varia entre os grupos. Comprimidos adjacentes mostraram ter orientação do eixo c dramaticamente diferente, geralmente orientada aleatoriamente dentro de ~ 20 ° da vertical. Em bivalves e cefalópodes, o eixo b aponta na direção do crescimento da concha, enquanto nos monoplacóforos é o eixo a que está inclinado. O travamento de tijolos de nácar tem grande impacto tanto no mecanismo de deformação quanto em sua tenacidade. Além disso, a interface mineral-orgânica resulta em maior resiliência e resistência das camadas intermediárias orgânicas.

Nacre formação do nácar não é totalmente compreendida. A montagem inicial, conforme observada em Pinna nobilis, é impulsionada pela agregação de nanopartículas (~ 50-80 nm) dentro de uma matriz orgânica que se organiza em configurações policristalinas semelhantes a fibras. O número de partículas aumenta sucessivamente e, quando o empacotamento crítico é alcançado, elas se fundem em plaquetas de nácar precoce. O crescimento do nácar é mediado por compostos orgânicos, controlando o início, a duração e a forma de crescimento do cristal. Acredita-se que os "tijolos" individuais de aragonita crescem rapidamente até a altura total da camada nacarada e se expandem até encostarem nos tijolos adjacentes. Isso produz a característica de compactação hexagonal do nácar. Os tijolos podem nuclear em elementos dispersos aleatoriamente dentro da camada orgânica, arranjos bem definidos de proteínas, ou podem crescer epitaxialmente a partir de pontes minerais que se estendem a partir do comprimido subjacente. O nácar difere da aragonita fibrosa - um mineral frágil da mesma forma - porque o crescimento no eixo c (ou seja, aproximadamente perpendicular à casca, no nácar) é lento no nácar e rápido na aragonita fibrosa.