Os Cientistas e os coordenadores estão ansiosos para compreender o segredo atrás da dureza de pouco peso do osso assim que podem imitá-la no projecto de materiais novos, mas os estudos precedentes revelaram um número de mecanismos diferentes da força em escalas diferentes do foco, um pouco do que uma única teoria.
A pesquisa Nova do MIT que aparece em uma introdução recente da Nanotecnologia revela pela primeira vez o papel da estrutura atomística do osso em um mecanismo endurecer que incorpore diversas teorias previamente propor. Este mecanismo permite o sacrifício de uma parte pequena do osso a fim salvar o todo, as ajudas explicam porque o osso tolera rachaduras pequenas, e parecem ser adaptadas especificamente para acomodar a necessidade do osso para a reconstrução contínua de dentro para fora.
“O mecanismo molecular recentemente descoberto unifica tentativas controversas de explicar fontes da dureza do osso, porque confirma que duas das explicações mais adiantadas jogam os papéis chaves na escala atomística,” disse o autor do estudo, a Esther e o Harold E. Edgerton Professor Markus Buehler do Departamento do MIT da Engenharia Civil e Ambiental. “É bastante possível que cada escala osso-do molecular acima-tem sobre seu próprio mecanismo endurecer. Esta distribuição hierárquica pode ser crítica a explicar as propriedades intrigantes do osso. Este conhecimento pode colocar a fundação para materiais novos projecta.”
Ao Contrário dos materiais de construção sintéticos, que tendem a ser homogéneos por toda parte, o osso é o tecido vivo heterogêneo cujas as pilhas se submetem à mudança constante. Os Cientistas classificaram a estrutura básica do osso em uma hierarquia de sete níveis de escala de aumento.
Buehler reduziu proporcionalmente seu modelo ao nível atomístico, para ver como as moléculas cabidas junto-e igualmente importantes para cientistas dos materiais e coordenador-como e quando quebrarem distante. Mais precisamente, a fim encontrar o mecanismo atrás da força do osso, que é considerável para um material tão de pouco peso, poroso, olhou de como as ligações químicas dentro e entre moléculas respondem à força.
Encontrou que as fibrilas mineralizadas do colagénio no osso do nível 2 estão compo das cordas de moléculas alternas do colagénio e de cristais consistentemente feitos sob medida do hydroxyapatite. Estas cordas “são empilhadas” junto em uma forma desconcertada tais que os cristais aparecem em configurações da escada-etapa. As ligações Fracas formam entre os cristais e as moléculas nas cordas e entre as cordas.
Quando a pressão é aplicada ao tela-como fibrilas, algumas das ligações fracas entre as moléculas do colagénio e os cristais quebram, criando diferenças pequenas ou áreas esticadas nas fibrilas. Isto que estica espalha a pressão sobre uma área mais larga e protege outro, umas ligações mais fortes dentro da molécula do colagénio próprias, que pôde quebrar imediato se toda a pressão foi focalizada nela. O esticão igualmente deixa a posição minúscula da SHIFT dos cristais em resposta à força, um pouco do que o fragmento, que seria a resposta provável de um cristal maior.