Ngọc trai được hình thành khi một chất kích thích bị mắc kẹt bên trong động vật thân mềm và con vật tự bảo vệ mình bằng cách xây dựng các lớp khoáng chất và protein mịn - gọi chung là xà cừ - xung quanh nó.
Theo một phân tích được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, mỗi lớp xà cừ mới được xây dựng trên trung tâm không đối xứng này sẽ thích nghi chính xác với lớp trước nó, làm mịn những điểm bất thường để tạo ra một viên ngọc trai tròn.
Laura Otter và các đồng nghiệp đã phát hiện ra sự phát triển đối xứng của ngọc trai khi nó tạo ra các lớp xà cừ dựa vào việc cân bằng hai khả năng cơ bản của động vật thân mềm.
Nhuyễn thể điều chỉnh kết cấu phát triển khi ngọc trai hình thành, ngăn chặn những biến thể lan truyền qua nhiều lớp của ngọc trai. Ngoài ra, nhuyễn thể điều chỉnh độ dày của các lớp xà cừ, do đó nếu một lớp đặc biệt dày, các lớp tiếp theo sẽ mỏng hơn theo phản ứng.
Điều này giúp viên ngọc trai duy trì độ dày trung bình tương tự qua hàng nghìn lớp của nó để nó trông tròn và đồng nhất một cách hoàn hảo.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu ngọc trai keshi được thu thập từ trai ngọc Akoya (Pinctada imbricata fucata) tại một trang trại ngọc trai ven biển phía đông Australia. Họ phát hiện ra rằng sự hình thành các lớp xà cừ có độ dày khác nhau có thể xuất hiện ngẫu nhiên, nhưng thực sự phụ thuộc vào độ dày của các lớp trước đó.
Đây là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu báo cáo rằng xà cừ tự chữa lành khi phát sinh khuyết tật trong một vài lớp. Xà cừ là một chất liệu đáng chú ý hơn những gì các nhà nghiên cứu đã đánh giá trước đây.
Laura Otter cho biết: “Những sinh vật nhỏ bé này đang tạo ra một loại vật liệu siêu nhẹ và siêu dai dễ dàng hơn và tốt hơn nhiều so với tất cả công nghệ của chúng ta. Chỉ được làm từ canxi, cacbonat và protein, xà cừ cứng hơn 3.000 lần so với các vật liệu được tạo ra từ đó”.
Hiểu biết mới này về ngọc trai có thể truyền cảm hứng cho thế hệ siêu vật liệu tiếp theo, chẳng hạn như các tấm pin mặt trời tiết kiệm năng lượng hơn hoặc các vật liệu bền và chịu nhiệt được tối ưu hóa để sử dụng trong tàu vũ trụ.
