Calciumcarbonaat net zo sterk maken, als dieren doen met hun schelpen, kan door kleine polymeerbolletjes toe te voegen aan het kristal. Dit tonen Amerikaanse onderzoekers aan in Nature Communications.

Bekend is al dat organismen het kristal versterken door eiwitten toe te voegen. De onderzoekers van Jim De Yoreo bootsen dit nu na door kleine organische polymeerbolletjes ‘micellen’ toe te voegen aan een oplossing met hoge concentratie van calciumcarbonaat. Deze micellen variëren in grootte van 3 tot 30 nanometer. Calciumcarbonaat kristalliseert langzaam uit tot het mineraal calciet, dit gaat trapsgewijs van laag tot laag. Op de onregelmatige structuur zitten de micellen die automatisch ingekapseld worden in het kristal.

Via atoomkrachtmicroscopie namen de onderzoekers waar dat de micellen niet willekeurig in het kristal gaan zitten. De micellen blijven plakken aan de hoeken van de trapstructuur tijdens de kristalgroei, volgens Jim De Yoreo wegens specifieke chemie op die plekken maar de precieze reden blijft onduidelijk.

Zodra een micel bij een trede blijft plakken, comprimeert het zich naar een ellipsvorm. Terwijl het kristallaagje groeit, ontstaat zich een klein gat boven de micel. Bij elke nieuwe laag calciet, groeien de wanden van het gat naar elkaar toe en uiteindelijk is zowel de micel als de lege ruimte erboven compleet afgedekt. De micel is dan volledig ingebouwd. Hoe groter de micel, hoe groter ook het gat boven de micel.

Uit metingen van de onderzoekers blijkt dat het nieuwe calciet daadwerkelijk sterker is dan calciet zonder micellen. Computermodellen leiden tot dezelfde conclusie. Volgens Jim De Yoreo is dit proces, maar dan met eiwitten in plaats van micellen, de reden waarom schelpen en bijvoorbeeld ook de klauwen van kreeften sterker zijn dan normaal calciumcarbonaat.

Bron: Pacific Northwest National Laboratory