Cangkang abalone ini adalah bentuk alami dari nacre, juga dikenal sebagai induk mutiara, bahan yang sangat keras yang ditemukan pada cangkang dan mutiara.
Bahan sintetis terkuat biasanya adalah bahan yang sengaja meniru alam.
Ilmuwan membutuhkan bantuan bunda mutiara alami saat membuat bahan sintetis nacre. Ini adalah bahan yang sangat keras dan keras yang dihasilkan oleh beberapa moluska sebagai cangkang dalamnya Lapisan luar ratna juga mengandung zat ini, yang dapat membuat ratna berkilau.
Namun, meskipun sifat unik nacre menjadikannya sumber bahan yang ideal untuk pembuatan bahan sintetis, sebagian besar metode yang digunakan untuk menghasilkan nacre buatan cukup rumit dan menghabiskan energi.
Sekarang, ahli biologi di University of Rochester di Amerika Serikat telah menemukan metode yang murah dan ramah lingkungan untuk membuat nacre buatan dengan bahan inovatif: bakteri.
Nacre buatan yang dibuat oleh profesor biologi Rochester, Anne S. Meyer dan rekan-rekannya, terbuat dari bahan biologis. Nacre ini memiliki ketangguhan seperti halnya nacre alami dan juga sangat keras, tetapi secara mengejutkan dapat melengkung.
Metode ini dapat berperan dalam pengobatan, teknik, dan bahkan membangun bangunan di bulan.
Sifat mekanis nacre alami yang mengesankan berasal dari struktur berlapisnya, yang memungkinkan energi tersebar secara merata ke seluruh material.
Dalam makalah yang diterbitkan di jurnal Small, Meyer dan rekannya menjelaskan metode untuk mereplikasi lapisan ini menggunakan dua strain bakteri. Saat memeriksa sampel di bawah mikroskop elektron, struktur yang dihasilkan oleh bakteri mirip dengan induk mutiara yang secara alami dihasilkan oleh moluska.
Meyer mengatakan meskipun bahan nacreous telah disintesis sebelumnya, metode pembuatan bahan ini biasanya melibatkan peralatan yang mahal, suhu ekstrim, kondisi tekanan tinggi dan bahan kimia beracun. Dia berkata: "Banyak lapisan polimer yang digunakan untuk membuat nacre buatan hanya dapat dilarutkan dalam larutan non-air, pelarut organik, dan kemudian menghasilkan limbah yang sangat besar."
Nacre kultur bakteri
Produksi nacre di laboratorium Meyer adalah untuk membudidayakan bakteri dan menyimpannya di lingkungan yang hangat. Mereka menciptakan lapisan tipis berselang-seling dari semen berbasis kristal kalsium karbonat dan polimer kental.
Pertama, taruh gelas atau plastik slide ke dalam gelas kimia yang berisi bakteri Sporosarcina pasteurii (sumber kalsium) dan urea. Kombinasi ini memicu kristalisasi kalsium karbonat. Untuk menyiapkan lapisan polimer, kaca objek ditempatkan dalam larutan bakteri Bacillus licheniformis, kemudian beker ditempatkan dalam inkubator.
Dibutuhkan sekitar satu hari untuk membangun lapisan kalsium karbonat dan polimer dengan ketebalan sekitar 5 mikron. Meyer dan timnya saat ini sedang mempelajari penggunaan nacre untuk melapisi logam dan bahan lainnya, dia berkata: "Kami sedang mencoba teknologi baru untuk membuat bahan nacreous yang lebih tebal."
Gunakan bakteri untuk membuat lapisan tipis bergantian dari kristal kalsium karbonat dan polimer kental, masing-masing setebal sekitar 5 mikron
Salah satu ciri yang paling menguntungkan dari bunda mutiara yang diproduksi di laboratorium adalah biokompatibel, dibuat dari bahan yang diproduksi oleh tubuh manusia, atau dapat dikonsumsi secara alami oleh manusia. Meyer mengatakan ini membuat Nacre menjadi ideal untuk aplikasi medis seperti tulang dan implan buatan . Dia berkata: "Misalnya, jika Anda mematahkan lengan Anda, Anda mungkin meletakkan jarum logam setelah tulang Anda sembuh yang harus dikeluarkan dengan operasi kedua. Jarum yang terbuat dari bahan kami akan kuat dan keras, tetapi Anda tidak memerlukan operasi kedua untuk menghapusnya. "
Meskipun bahan ini lebih keras dan lebih keras daripada kebanyakan plastik, bahan ini sangat ringan. Kualitas sangat penting untuk kendaraan transportasi seperti pesawat terbang, kapal atau roket, dan setiap kilogram tambahan berarti bahan bakar tambahan. Karena produksi induk mutiara bakteri tidak memerlukan peralatan yang rumit, dan lapisan nacre dapat mencegah degradasi kimiawi dan pelapukan, lapisan ini dapat digunakan dalam aplikasi teknik sipil, seperti anti retak, lapisan pelindung anti korosi atau perlindungan peninggalan budaya, dan sebagai a Bahan kemasan yang berkelanjutan, dapat berperan dalam industri makanan.
Bakteri Sporosarcina pasteurii, kombinasi sumber kalsium dan urea, memicu kristalisasi kalsium karbonat.
Meyer berkata, Nacre juga bisa menjadi bahan yang ideal untuk membangun rumah di bulan dan planet lain : Satu-satunya "bahan" yang diperlukan adalah astronot dan tabung kecil bakteri. Dia berkata: "Ada banyak kalsium di bulan, jadi kalsium sudah ada. Astronot membawa bakteri, dan astronot membuat urea, yang merupakan bahan yang dibutuhkan untuk mulai membuat lapisan kalsium karbonat."
Selain itu, mutiaranya sendiri sangat indah, karena memiliki lapisan-lapisan berlapis, setiap lapisan yang dilaminasi memiliki panjang gelombang yang kira-kira sama dengan cahaya tampak. Ketika cahaya mencapai nacre, panjang gelombang cahaya berinteraksi dengan lapisan-lapisan yang memiliki ketinggian yang sama, sehingga memantulkan kembali pada panjang gelombang yang sama dengan cahaya tampak. Meskipun nacre bakteri tidak berinteraksi dengan cahaya tampak karena lapisan ini lebih tebal daripada nacre alami, ia dapat berinteraksi dengan panjang gelombang inframerah dan memantulkan inframerah dengan sendirinya, sehingga dapat memberikan sifat optik yang unik.
- Terobosan baru dalam proses pembuatan chip semikonduktor Membangun kristal pada permukaan yang sangat panas
- Pendiri Google Larry Page mengumumkan konsep taksi terbang, yang diharapkan akan diluncurkan pada 2021
- Konsep pesawat bertenaga nuklir ternyata, seperti keberhasilan pengembangan penerbangan tiga jam London ke New York