Het gebruik van santabarbaraiet door de gigantische Pacifische chiton zou materialen voor zachte robotica kunnen inspireren
De tanden van ’s werelds grootste chiton (cryptochiton stelleri), bijgenaamd “het zwervende gehaktbrood” vanwege zijn charismatische uiterlijk (afgebeeld), bezit een zeldzaam mineraal dat ooit alleen in rotsen werd gevonden.
De harde, magnetische tanden van een leerachtig roodbruin weekdier met de bijnaam “het zwervende gehaktbrood” bezitten een zeldzaam mineraal dat voorheen alleen in rotsen werd aangetroffen. Het mineraal kan het weekdier helpen – de gigantische Pacifische chiton (Cryptochiton stelleri) – versmelt zijn zachte vlees met de harde tanden die het gebruikt voor het grazen op rotsachtige kustlijnen, rapporteren onderzoekers online op 31 mei in Proceedings van de National Academy of Sciences.
C. stelleri is ’s werelds grootste chiton, met een lengte tot ongeveer 35 centimeter. Het is uitgerust met enkele tientallen rijen tanden op een slank, flexibel, tongachtig aanhangsel, een radula genaamd, dat het gebruikt om algen van rotsen te schrapen. Die tanden zijn bedekt met magnetiet, het hardste, stijfste bekende biomineraal tot nu toe: het is maar liefst drie keer zo hard als menselijk glazuur en schelpen van weekdieren.
Materiaalwetenschapper Derk Joester en collega’s analyseerden deze tanden met behulp van hoogenergetische röntgenstralen van de Advanced Photon Source van het Argonne National Laboratory in Lemont, Illinois. Ze ontdekten dat het grensvlak tussen de tanden en het vlees nanodeeltjes van santabarbaraite, een met ijzer beladen mineraal dat nog nooit eerder in het lichaam van een levend organisme is gezien.
Deze nanodeeltjes helpen de onderbouw van de tanden in hardheid en stijfheid met ten minste een factor twee te variëren over afstanden van slechts enkele honderden micrometers – een paar keer de gemiddelde breedte van een mensenhaar. Dergelijke variaties laten deze structuren de harde en zachte delen van het lichaam van het weekdier overbruggen. Nu santabarbaraiet in één organisme is gevonden, stellen de onderzoekers voor om het te zoeken in de nagelriemen van insecten en bacteriën die magnetische velden voelen.
Met behulp van nanodeeltjes van een mineraal vergelijkbaar met santabarbaraite, hebben de wetenschappers ook sterke, lichte materialen met een reeks van hardheid en stijfheid in 3D geprint. Deze composieten kunnen worden gebruikt in zachte robotica, waaronder het combineren van zachte en harde delen in bots die langs obstakels kunnen kronkelen die conventionele robots hun stijve delen niet kunnen geven, zegt Joester van de Northwestern University in Evanston, Illinois.
