El nácar o madreperla es la sustancia dura, blanca y brillante con reflejos iridiscentes que puede verse en la capa interna del caparazón de muchos moluscos. Es la sustancia que estas especies segregan para reparar su caparazón o cuando se introduce en ellos un cuerpo extraño. Los recolectores de perlas colocan en estos organismos objetos que acaban recubiertos de nácar y convertidos en perlas.
«Esencialmente, hemos creado una nueva receta para nácar utilizando el libro de cocina de la naturaleza», dijo Ulli Steiner, profesor del Departamento de Física del Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, uno de los autores del estudio.
El nácar es un material orgánico-inorgánico estructurado en estratificaciones o láminas paralelas de carbonato de calcio cristalizado, un mineral, separado por capas de material orgánico.
«Inorgánico en este contexto significa mineral, es decir, carbonato de calcio. Orgánico en este caso se refiere a las proteínas biogénicas del nácar o cuando se trata de nácar artificial, a polímeros», dijo a BBC Mundo el profesor Steiner.
«Los cristales tienen una forma que refleja su estructura atómica y es muy difícil de modificar. La naturaleza, sin embargo, puede lograrlo y en nuestra investigación buscamos comprender cómo produce estos materiales».
Capas porosas
Reproducir la estructura estratificada orgánica-inorgánica requiere esencialmente tres pasos, según explicó Steiner a BBC Mundo.
El nácar está formado por estratificaciones de láminas de material inorgánico y orgánico.
Las tres etapas son: formación de carbonato de calcio amorfo, formación de capas intermedias orgánicas con poros de 10 nm (nanómetros o milmillonésimas de un metro) y por último la cristalización del carbonato de calcio.
«La formación de capas bien definidas de carbonato de calcio amorfo que luego son cristalizadas en condiciones determinadas es importante, porque una falta de control en este proceso produce una estructura muy diferente de la estratificación característica del nácar», señaló Steiner.
Las capas inorgánicas están todas interconectadas por diminutos puentes entre las capas intermedias de material orgánico. Y para permitir que se formen estos puentes es necesario que las capas orgánicas tengan agujeros o poros de 10 nm. Los puentes entre las diferentes capas inorgánicas hacen a su vez que toda la estructura estratificada sea más robusta.
«Conseguir esto es muy difícil, porque capas tan finas con perforaciones no son termodinámicamente estables, es decir, tienden a quebrarse. Lo que logramos fue desarrollar una estrategia para superar este problema y crear capas porosas», señaló Steiner.
Revestimientos.
El proceso de sintetización es lento y toma varias horas, al igual que en la naturaleza, lo que puede ser una desventaja.
Pero uno de los beneficios principales es que tiene lugar a temperatura ambiente, utilizando materiales de bajo costo.
En el futuro podría utilizarse este proceso para desarrollar revestimientos para endurecer y proteger, por ejemplo, plásticos.
Alex Finnemore, también investigador del Departamento de Física en el Laboratorio Cavendish, señaló que «si bien muchos materiales compuestos en ingeniería son superiores, este material sintético puede ser una opción para crear revestimientos y una vez optimizado, el procedimiento es simple y puede ser fácilmente automatizado».
El estudio fue publicado en la revista Nature Communications.
