Nácar ( / n eɪ k ər / NAY -kər también / n æ k r ə / NAK -rə ), [1] también conocido como madre de la perla , es un orgánico-inorgánico material compuesto producido por algunos moluscos como un interior capa de concha ; también es el material del que se componen las perlas . Es fuerte, resistente e iridiscente .
El nácar se encuentra en algunos de los linajes más antiguos de bivalvos , gasterópodos y cefalópodos . Sin embargo, la capa interna en la gran mayoría de las conchas de moluscos es miscelánea , no nacarada, y esto generalmente da como resultado un brillo no iridiscente o, más raramente, una iridiscencia no nacarada, como la estructura de llama que se encuentra en las perlas de caracol .
La capa exterior de perlas cultivadas y la capa interior de conchas de ostra perla y mejillones de agua dulce están hechas de nácar. Otras familias de moluscos que tienen una capa interna nacarada incluyen gasterópodos marinos como Haliotidae , Trochidae y Turbinidae .
Características físicas
Estructura y apariencia
El nácar está compuesto por plaquetas hexagonales de aragonito (una forma de carbonato de calcio ) de 10 a 20 µm de ancho y 0,5 µm de espesor dispuestas en una lámina continua paralela . [2] Dependiendo de la especie, la forma de las tabletas difiere; en Pinna , las tabletas son rectangulares, con sectores simétricos más o menos solubles. Cualquiera que sea la forma de las tabletas, las unidades más pequeñas que contienen son gránulos redondeados irregulares. [3] Estas capas están separadas por láminas de matriz orgánica (interfaces) compuestas por biopolímeros elásticos (como quitina , lustrina y proteínas similares a la seda ). Esta mezcla de plaquetas quebradizas y las capas delgadas de biopolímeros elásticos hace que el material sea fuerte y resistente, con un módulo de Young de 70 GPa y un límite elástico de aproximadamente 70 MPa (cuando está seco). [4] También es probable que la resistencia y la elasticidad se deban a la adhesión por la disposición de "ladrillo" de las plaquetas, que inhibe la propagación de grietas transversales. Esta estructura, que abarca varios tamaños de longitud, aumenta enormemente su tenacidad , haciéndola casi tan fuerte como el silicio . [5]
La variación estadística de las plaquetas tiene un efecto negativo sobre el rendimiento mecánico (rigidez, resistencia y absorción de energía) porque la variación estadística precipita la localización de la deformación. [6] Sin embargo, los efectos negativos de las variaciones estadísticas pueden compensarse con interfaces con gran deformación en el momento de la falla acompañada de endurecimiento por deformación. [6] Por otro lado, la tenacidad a la fractura del nácar aumenta con variaciones estadísticas moderadas, lo que crea regiones difíciles donde la grieta queda atrapada. [7] Sin embargo, las variaciones estadísticas más altas generan regiones muy débiles que permiten que la grieta se propague sin mucha resistencia, lo que hace que disminuya la tenacidad a la fractura. [7] Los estudios han demostrado que estos defectos estructurales débiles actúan como defectos topológicos disipativos acoplados por una distorsión elástica. [8]
El nácar parece iridiscente porque el grosor de las plaquetas de aragonito se acerca a la longitud de onda de la luz visible . Estas estructuras interfieren constructiva y destructivamente con diferentes longitudes de onda de luz en diferentes ángulos de visión, creando colores estructurales .
El eje c cristalográfico apunta aproximadamente perpendicular a la pared de la concha, pero la dirección de los otros ejes varía entre grupos. Se ha demostrado que las tabletas adyacentes tienen una orientación del eje c dramáticamente diferente, generalmente orientada al azar dentro de ~ 20 ° de la vertical. [9] [10] En bivalvos y cefalópodos, los b- puntos del eje en la dirección de crecimiento de la concha, mientras que en el Monoplacophora Es el un eje y que es de esta manera inclinada. [11] El enclavamiento de los ladrillos de nácar tiene un gran impacto tanto en el mecanismo de deformación como en su tenacidad. [12] Además, la interfaz mineral-orgánica da como resultado una mayor resiliencia y fuerza de las capas intermedias orgánicas. [13] [14] [15]
Formación
La formación del nácar no se comprende completamente. El ensamblaje de inicio inicial, como se observa en Pinna nobilis , es impulsado por la agregación de nanopartículas (~ 50-80 nm) dentro de una matriz orgánica que se organizan en configuraciones policristalinas similares a fibras. [16] El número de partículas aumenta sucesivamente y, cuando se alcanza el empaquetamiento crítico, se fusionan en plaquetas de nácar temprano. El crecimiento del nácar está mediado por compuestos orgánicos, que controlan el inicio, la duración y la forma del crecimiento de los cristales. [17] Se cree que los "ladrillos" individuales de aragonito crecen rápidamente hasta la altura completa de la capa nacarada y se expanden hasta que se apoyan en los ladrillos adyacentes. [11] Esto produce la característica de empaquetamiento cerrado hexagonal del nácar. [11] Los ladrillos pueden nuclearse sobre elementos dispersos al azar dentro de la capa orgánica, [18] disposiciones bien definidas de proteínas, [2] o pueden crecer epitaxialmente a partir de puentes minerales que se extienden desde la tableta subyacente. [19] [20] El nácar se diferencia del aragonito fibroso, un mineral quebradizo de la misma forma, en que el crecimiento en el eje c (es decir, aproximadamente perpendicular a la cáscara, en el nácar) es lento en el nácar y rápido en el fibroso. aragonito. [21]
Función
El nácar es secretado por las células epiteliales del tejido del manto de varios moluscos. El nácar se deposita continuamente sobre la superficie interior de la concha, la capa de nácar iridiscente , comúnmente conocida como nácar . Las capas de nácar suavizan la superficie de la concha y ayudan a defender los tejidos blandos contra los parásitos y los desechos dañinos sepultándolos en capas sucesivas de nácar, formando una perla ampolla adherida al interior de la concha o una perla libre dentro de los tejidos del manto. El proceso se llama enquistamiento y continúa mientras vive el molusco.
En diferentes grupos de moluscos
La forma del nácar varía de un grupo a otro. En los bivalvos , la capa de nácar está formada por cristales individuales en un empaque cerrado hexagonal . En los gasterópodos , los cristales están maclados , y en los cefalópodos , son monocristales pseudohexagonales, que a menudo están maclados. [11]
Fuentes comerciales
Las principales fuentes comerciales de nácar han sido la ostra perla , los mejillones perla de agua dulce y, en menor medida, el abulón , populares por su robustez y belleza en la segunda mitad del siglo XIX.
Se utilizaron ampliamente para los botones de perlas, especialmente durante la década de 1900, las conchas del gran caracol turbante verde Turbo marmoratus y el gran caracol superior, Tectus niloticus . El comercio internacional de nácar se rige por la Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestres , un acuerdo firmado por más de 170 países. [23]
Usos decorativos
Retablo , hacia 1520, con amplio uso de nácar tallado.
Matraz de pólvora de nácar , alrededor de 1750, compuesto principalmente por el caparazón pulido de un gran caracol de mar Turbo marmoratus .
Incrustaciones con teselas de nácar , pabellón de Bagdad, Palacio de Topkapi , Estambul .
Concha nacarada trabajada en un objeto decorativo.
Colgante de nácar grabado Islas Salomón 1838
Arquitectura
Tanto el nácar blanco como el negro se utilizan con fines arquitectónicos . El nácar natural puede teñirse artificialmente a casi cualquier color. Las teselas de nácar se pueden cortar en formas y laminar sobre una baldosa de cerámica o una base de mármol . Las teselas se colocan a mano y se intercalan entre sí, creando un mosaico o patrón irregular (como un tejido). El material laminado tiene normalmente un grosor de aproximadamente 2 milímetros (0,079 pulgadas). Las teselas se lacan y pulen creando una superficie duradera y brillante.
En lugar de utilizar una base de mármol o baldosas, las teselas de nácar se pueden pegar a la fibra de vidrio . El resultado es un material ligero que ofrece una instalación perfecta y no hay límite para el tamaño de la hoja. Las láminas de nácar se pueden utilizar en pisos interiores, paredes exteriores e interiores, encimeras, puertas y techos. La inserción en elementos arquitectónicos, como columnas o muebles, se logra fácilmente. [ cita requerida ]
Moda
Los botones de nácar se utilizan en la ropa con fines funcionales o decorativos. Los reyes y reinas nacarados son un ejemplo elaborado de esto.
El nácar también se utiliza para decorar relojes, cuchillos, pistolas y joyas.
Instrumentos musicales
Las incrustaciones de nácar se utilizan a menudo para teclas de música y otros motivos decorativos en instrumentos musicales. Muchos cuerpos de acordeón y concertina están completamente cubiertos de nácar, y algunas guitarras tienen incrustaciones en el diapasón o clavijero hechas de nácar (así como algunas guitarras tienen incrustaciones de plástico diseñadas para imitar la apariencia del nácar). El bouzouki y baglamas (instrumentos griegos de cuerda pulsada de la familia del laúd ) suelen tener decoraciones de nácar, al igual que el oud de Oriente Medio relacionado (normalmente alrededor de los orificios de sonido y en la parte posterior del instrumento). Los arcos de instrumentos de cuerda como el violín y el violonchelo suelen tener incrustaciones de nácar en la rana. Se utiliza tradicionalmente en pulsaciones de teclas de saxofón , así como en los botones de válvulas de trompetas y otros instrumentos de viento metal. El tambor cáliz de Oriente Medio (darbuka) está comúnmente decorado con nácar.
Armas de fuego
La madreperla se usa a menudo en las empuñaduras decorativas de las armas de fuego y en otros muebles de armas.
Otro
El nácar se usa a veces para hacer utensilios en forma de cuchara para el caviar , para no estropear el sabor con cucharas metálicas.
Nácar elaborado
En 2012, los investigadores crearon nácar a base de calcio en el laboratorio imitando su proceso de crecimiento natural. [24]
En 2014, los investigadores utilizaron láseres para crear un análogo del nácar grabando redes de "microgrietas" onduladas en 3D en vidrio. Cuando los portaobjetos fueron sometidos a un impacto, las microgrietas absorbieron y dispersaron la energía, evitando que el vidrio se rompiera. En total, el vidrio tratado era 200 veces más resistente que el vidrio sin tratar. [25]
Ver también
- Ammolita
- Concha de molusco
- Perla
- Raden
Referencias
- ^ Definición de nácar en dictionary.com .
- ^ a b Nudelman, Fabio; Gotliv, Bat Ami; Addadi, Lia; Weiner, Steve (2006). "Formación de caparazón de moluscos: mapeo de la distribución de componentes de la matriz orgánica subyacente a una sola tableta aragonítica en nácar". Revista de Biología Estructural . 153 (2): 176–87. doi : 10.1016 / j.jsb.2005.09.009 . PMID 16413789 .
- ^ Cuif JP Dauphin Y., Sorauf JE (2011). Biominerales y fósiles a través del tiempo . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521874731. OCLC 664839176 .
- ^ Jackson, AP; Vincent, JF V; Turner, RM (1988). "El diseño mecánico del nácar". Actas de la Royal Society B: Biological Sciences (publicado el 22 de septiembre de 1988). 234 (1277): 415–440. Código Bibliográfico : 1988RSPSB.234..415J . doi : 10.1098 / rspb.1988.0056 . JSTOR 36211 . S2CID 135544277 .
- ^ Gim, J; Schnitzer, N; Nutria, Laura (2019). "Mecánica de deformación a nanoescala revelan resiliencia en nácar de caparazón de Pinna nobilis" . Comunicaciones de la naturaleza . 10 (1): 4822. arXiv : 1910.11264 . Código Bib : 2019NatCo..10.4822G . doi : 10.1038 / s41467-019-12743-z . PMC 6811596 . PMID 31645557 .
- ^ a b Abid, N .; Mirkhalaf, M .; Barthelat, F. (2018). "Modelado de elementos discretos de materiales similares al nácar: efectos de microestructuras aleatorias en la localización de deformaciones y el rendimiento mecánico". Revista de Mecánica y Física de Sólidos . 112 : 385–402. Código bibliográfico : 2018JMPSo.112..385A . doi : 10.1016 / j.jmps.2017.11.003 .
- ^ a b Abid, N .; Pro, JW; Barthelat, F. (2019). "Mecánica de fractura de materiales similares al nácar utilizando modelos de elementos discretos: efectos de la microestructura, interfaces y aleatoriedad". Revista de Mecánica y Física de Sólidos . 124 : 350–365. Código bibliográfico : 2019JMPSo.124..350A . doi : 10.1016 / j.jmps.2018.10.012 .
- ^ Beliaev, N .; Zöllner, D .; Pacureanu, A .; Zaslansky, P .; Zlotnikov, I. (2021). "Dinámica de defectos topológicos y sincronización estructural en un tejido periódico en formación". Física de la naturaleza . 124 (3): 350–365. Código Bibliográfico : 2021NatPh..17..410B . doi : 10.1038 / s41567-020-01069-z . S2CID 230508602 .
- ^ Metzler, Rebecca; Abrecht, Mike; Olabisi, Ronke; Ariosa, Daniel; Johnson, Christopher; Frazer, Bradley; Calderero, Susan ; Gilbert, PUPA (2007). "Arquitectura del nácar columnar e implicaciones para su mecanismo de formación". Cartas de revisión física . 98 (26): 268102. Código Bibliográfico : 2007PhRvL..98z8102M . doi : 10.1103 / PhysRevLett.98.268102 . PMID 17678131 .
- ^ Olson, Ian; Kozdon, Reinhard; Valley, John; Gilbert, PUPA (2012). "La ultraestructura de nácar de la concha de molusco se correlaciona con la temperatura y la presión ambientales". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 134 (17): 7351–7358. doi : 10.1021 / ja210808s . PMID 22313180 .
- ^ a b c d Checa, Antonio G .; Ramírez-Rico, Joaquín; González-Segura, Alicia; Sánchez-Navas, Antonio (2008). "Nácar y falso nácar (aragonito foliado) en monoplacóforos existentes (= Tryblidiida: Mollusca)". Naturwissenschaften . 96 (1): 111–22. doi : 10.1007 / s00114-008-0461-1 . PMID 18843476 . S2CID 10214928 .
- ^ Katti, Kalpana S .; Katti, Dinesh R .; Pradhan, Shashindra M .; Bhosle, Arundhati (2005). "Los enclavamientos de plaquetas son la clave para la dureza y la fuerza del nácar". Revista de Investigación de Materiales . 20 (5): 1097. Código Bibliográfico : 2005JMatR..20.1097K . doi : 10.1557 / JMR.2005.0171 .
- ^ Ghosh, Pijush; Katti, Dinesh R .; Katti, Kalpana S. (2008). "Agua mineral y unida a proteínas y acción de enclavamiento controlan el comportamiento mecánico en las interfaces proteína-mineral en nanocompuestos biológicos" . Revista de nanomateriales . 2008 : 1. doi : 10.1155 / 2008/582973 .
- ^ Mohanty, Bedabibhas; Katti, Kalpana S .; Katti, Dinesh R. (2008). "Investigación experimental de nanomecánica de la interfaz mineral-proteína en nácar". Comunicaciones de investigación en mecánica . 35 (1-2): 17. doi : 10.1016 / j.mechrescom.2007.09.006 .
- ^ Ghosh, Pijush; Katti, Dinesh R .; Katti, Kalpana S. (2007). "La proximidad mineral influye en la respuesta mecánica de las proteínas en sistemas híbridos biológicos de proteínas y minerales". Biomacromoléculas . 8 (3): 851–6. doi : 10.1021 / bm060942h . PMID 17315945 .
- ^ Hovden, Robert; Wolf, Stephan; Marin, Frédéric; Holtz, Meganc; Muller, David; Lara, Estroff (2015). "Procesos de ensamblaje a nanoescala revelados en la zona de transición nacroprismática de conchas de moluscos Pinna nobilis" . Comunicaciones de la naturaleza . 6 : 10097. arXiv : 1512.02879 . Código bibliográfico : 2015NatCo ... 610097H . doi : 10.1038 / ncomms10097 . PMC 4686775 . PMID 26631940 .
- ^ Jackson, DJ; McDougall, C .; Woodcroft, B .; Moase, P .; Rose, RA; Kube, M .; Reinhardt, R .; Rokhsar, DS; et al. (2009). "Evolución paralela de conjuntos de genes de construcción de nácar en moluscos" . Biología Molecular y Evolución . 27 (3): 591–608. doi : 10.1093 / molbev / msp278 . PMID 19915030 .
- ^ Addadi, Lia; Joester, Derk; Nudelman, Fabio; Weiner, Steve (2006). "Formación de conchas de moluscos: una fuente de nuevos conceptos para comprender los procesos de biomineralización". ChemInform . 37 (16): 980–7. doi : 10.1002 / chin.200616269 . PMID 16315200 .
- ^ Schäffer, Tilman; Ionescu-Zanetti, Cristian; Proksch, Roger; Fritz, Monika; Walters, Deron; Almquist, Nils; Zaremba, Charlotte; Belcher, Angela; Smith, Bettye; Stucky, Galeno (1997). "¿El nácar de abulón se forma por nucleación heteroepitaxial o por crecimiento a través de puentes minerales?" . Química de Materiales . 9 (8): 1731-1740. doi : 10.1021 / cm960429i .
- ^ Checa, Antonio; Cartwright, Julyan; Willinger, Marc-Georg (2011). "Puentes minerales en nácar". Revista de Biología Estructural . 176 (3): 330–339. doi : 10.1016 / j.jsb.2011.09.011 . PMID 21982842 .
- ^ Bruce Runnegar y S Bengtson. "1.4" (PDF) . Origen de las partes duras: fósiles esqueléticos tempranos .
- ^ Buckhorn Lagerstätte de Oklahoma Haga clic en la foto para obtener más información.
- ^ Jessica Hodin, "Contrabando elegante: artículos de nácar se venden con restricciones de exportación" , Observador de Nueva York, 20 de octubre de 2010
- ^ Finnemore, Alexander; Cunha, Pedro; Shean, Tamaryn; Vignolini, Silvia; Guldin, Stefan; Oyen, Michelle; Steiner, Ullrich (2012). "Montaje biomimético capa a capa de nácar artificial". Comunicaciones de la naturaleza . 3 : 966. Código Bibliográfico : 2012NatCo ... 3..966F . doi : 10.1038 / ncomms1970 . PMID 22828626 .
- ^ "Vidrio superresistente a base de conchas de moluscos" . Gizmag.com. 30 de enero de 2014 . Consultado el 13 de febrero de 2014 .
Otras lecturas
- Abid, N .; Mirkhalaf, M .; Barthelat, F. (2018). "Modelado de elementos discretos de materiales similares al nácar: efectos de microestructuras aleatorias en la localización de la deformación y el rendimiento mecánico". Revista de Mecánica y Física de Sólidos . 112 : 385–402. Código bibliográfico : 2018JMPSo.112..385A . doi : 10.1016 / j.jmps.2017.11.003 .
- Bruet, B .; Qi, HJ; Boyce, MC; Panas, R .; Tai, K .; Frick, L .; Ortiz, C. (2005). "Morfología a nanoescala e indentación de tabletas de nácar individuales del molusco gasterópodo Trochus niloticus " (PDF) . J. Mater. Res . 20 (9): 2400. Bibcode : 2005JMatR..20.2400B . doi : 10.1557 / JMR.2005.0273 .
- Checa, Antonio G .; Julyan HE Cartwright, Marc-Georg Willinger y Steven M. Stanley (6 de enero de 2009), "El papel clave de la membrana de superficie en por qué el nácar de gasterópodo crece en las torres" ; Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América , vol. 106, núm. 1. doi : 10.1073 / pnas.0808796106 .
- Frýda, J .; Bandel, K .; Frýdová, B. (2009). "Textura cristalográfica del nácar de gasterópodo del Triásico tardío: evidencia de estabilidad a largo plazo del mecanismo que controla su formación" . Boletín de Geociencias . 84 (4): 745–754. doi : 10.3140 / bull.geosci.1169 .
- Lin, A .; Meyers, MA (15 de enero de 2005). "Crecimiento y estructura en concha de abulón". Ciencia de los Materiales e Ingeniería A . 390 (1–2): 27–41. doi : 10.1016 / j.msea.2004.06.072 .
- Mayer, G. (2005). "Sistemas biológicos rígidos como modelos para compuestos sintéticos". Ciencia . 310 (5751): 1144-1147. Código Bibliográfico : 2005Sci ... 310.1144M . doi : 10.1126 / science.1116994 . PMID 16293751 . S2CID 19079526 .
enlaces externos
- Objetos con nácar en la base de datos de colecciones en línea de la Sociedad Histórica de Staten Island