Gli Scienziati e gli ingegneri sono desiderosi di capire il segreto dietro la resistenza leggera dell'osso in modo da possono imitarlo nella progettazione di nuovi materiali, ma gli studi precedenti hanno rivelato una serie di meccanismi differenti di concentrazione ai disgaggi differenti del fuoco, piuttosto che una singola teoria.
La Nuova ricerca dal MIT che compare in un'emissione recente di Nanotecnologia rivela per la prima volta il ruolo della struttura atomistica dell'osso in un meccanismo dell'indurimento che comprende parecchie teorie precedentemente proposte. Questo meccanismo tiene conto il sacrificio di piccolo pezzo dell'osso per salvare il tutto, le guide spiegano perché l'osso tollera le piccole crepe e sembra adattarsi specificamente per accomodare l'esigenza dell'osso della ricostruzione continua dall'interno verso l'esterno.
“Il meccanismo molecolare recentemente scoperto unifica i tentativi discutibili di spiegazione delle sorgenti della resistenza dell'osso, perché conferma che due delle spiegazioni più iniziali svolgono i ruoli chiave al disgaggio atomistico,„ ha detto l'autore dello studio, Esther e Harold E. Edgerton il Professor Markus Buehler del Dipartimento del MIT di Assistenza Tecnica Civile ed Ambientale. “È molto possibile che ogni disgaggio osso-del molecolare sopra su-abbia il suo proprio meccanismo dell'indurimento. Questa distribuzione gerarchica può essere critica a spiegare i beni intriganti dell'osso. Questa conoscenza può gettare la base per i nuovi materiali progetta.„
A Differenza dei materiali da costruzione sintetici, che tendono ad essere omogenei interamente, l'osso è tessuto vivente eterogeneo di cui le celle subiscono il cambiamento costante. Gli Scienziati hanno classificato la struttura di base dell'osso in una gerarchia di sette livelli di disgaggio aumentare.
Buehler ha ridotto il suo modello al livello atomistico, per vedere come le molecole misura insieme-e ugualmente importanti per gli scienziati dei materiali e ingegnere-come e quando separano. Più precisamente, per trovare il meccanismo dietro la concentrazione dell'osso, che è considerevole per così materiale leggero e poroso, ha esaminato come i legami chimici in seno e tra le molecole rispondono a forza.
Ha trovato che le fibrille mineralizzate del collageno in osso del Livello 2 si compongono delle serie di molecole alternanti del collageno e di cristalli coerente graduati del hydroxyapatite. Queste stringhe “sono impilate insieme„ ad un modo vacillato tali che i cristalli compaiono nelle configurazioni dello scalino. Le obbligazioni Deboli si formano fra i cristalli e le molecole sia nelle stringhe che fra le stringhe.
Quando la pressione si applica alle fibrille fabbricate fabbricato, alcune delle obbligazioni deboli fra le molecole del collageno ed i cristalli si rompono, creando le piccole lacune o le aree allungate nelle fibrille. Ciò che allunga sparge la pressione sopra una più vasta area e protegge altra, più forti obbligazioni all'interno della molecola del collageno stessa, che potrebbe rompersi completamente se tutta la pressione fosse messa a fuoco su loro. L'allungamento anche lascia la posizione minuscola dello spostamento dei cristalli in risposta alla forza, piuttosto che il pezzo, che sarebbe la risposta probabile di più grande cristallo.