La structure complexe de la nacre, également connue sous le nom de nacre, construite par plusieurs cellules uniques a déconcerté les scientifiques depuis un certain temps maintenant, alors qu’ils tentent de comprendre son processus de formation. Maintenant, une étude récente a mis en lumière la façon dont ces créatures sous-marines créent ces coquilles d’une beauté remarquable.
Des chercheurs du B CUBE, du Centre for Molecular Bioengineering de TU Dresden et de l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) à Grenoble, ont publié une recherche dans Physique de la nature ce mois-ci. Ceci, pour la première fois, décrit que les défauts structurels de la nacre à auto-assemblage s’attirent, conduisant à une structure périodique parfaite.
Le résumé de l’étude, intitulé Dynamique des défauts topologiques et synchronisation structurelle dans un tissu périodique en formation, explique que les organismes comme les mollusques forment une variété de tissus fonctionnels extracellulaires structurés de manière hiérarchique. L’équipe de chercheurs de Maksim Beliaev, Dana Zöllner, Alexandra Pacureanu, Paul Zaslansky et Igor Zlotnikov a utilisé l’imagerie nano-tomographique basée sur le synchrotron ainsi que la segmentation basée sur l’apprentissage automatique pour comprendre le processus de synchronisation structurelle de la nacre se formant dans la coquille du mollusque Unio pictorum.
Pour approfondir la structure interne de la nacre précoce et mature, les chercheurs du groupe Zlotnikov ont collaboré avec l’ESRF de Grenoble. Selon Nano Werk, Le Dr Zlotnikov a expliqué que Nacre est une structure extrêmement fine qui présente des caractéristiques organiques inférieures à 50 nanomètres. Les nanotechnologies comme Beamline ID16A à l’ESRF ont fourni à l’équipe de scientifiques une toute nouvelle capacité de visualiser la nacre en trois dimensions.
Le Dr Pacureanu, du groupe X-ray Nanoprobe de l’ESRF, a déclaré que la combinaison de plaquettes inorganiques denses aux électrons et hautement périodiques avec des interfaces organiques délicates et élancées fait de la nacre une structure difficile à imager.
Grâce à leur étude, l’équipe de scientifiques a découvert que la structure hautement stratifiée de la nacre est entraînée par une transition de désordre à ordre qui est obtenue grâce au mouvement et à l’interaction de dislocations structurelles en forme de vis avec un signe topologique opposé. L’équipe de scientifiques a utilisé une analogie similaire aux processus observés dans les systèmes à cristaux liquides, également connue sous le nom de modèle de Kuramoto, et a démontré que les défauts microstructuraux de la nacre agissaient comme des défauts topologiques dissipatifs couplés à un champ de distorsion élastique entourant leurs noyaux.
Leur annihilation mutuelle entraîne une synchronisation structurelle simulée à l’aide du modèle classique de Kuramoto. Le modèle de Kuramoto a été proposé pour la première fois par les scientifiques japonais Yoshiki Kuramoto en 1984. Le scientifique a conçu un modèle mathématique pour décrire la synchronisation, qui est plus spécifiquement un modèle pour le comportement d’un grand ensemble d’oscillateurs couplés.
