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Perlen und das Rätsel, wie sie perfekte Kugeln bilden
Perlen, die makellosesten und am höchsten geschätzten von ihnen, sind vielleicht die vollkommensten kugelförmigen makroskopischen Körper in der biologischen Welt. Wie sind sie so rund?
Beginnen Sie also mit Julian Cartwright von der Universität Granada in Spanien und einigen Kumpel in einem Papier, das eine interessante Antwort auf diese Frage gibt. Ein solcher Mechanismus muss nicht nur die nahezu sphärische Perfektion erklären, sondern auch tropfenförmige Perlen, die rotationssymmetrisch, aber nicht kugelförmig sind, und sogenannte Barockperlen, die keine Symmetrie haben.
Es stellt sich heraus, dass die Antwort auf einem relativ einfachen Effekt beruht. Cartwright und Co sagen, dass die Oberfläche einer Perle eine ratschenartige Textur hat. Dies erzeugt eine Kraft, die dazu neigt, die Perle zu drehen, während sie wächst, wenn sie zufällig aus der Umgebung gestoßen wird. Die Perlenrotation ist ein selbstorganisiertes Phänomen, das durch physikalische Kräfte von den Wachstumsfronten verursacht und aufrechterhalten wird, sagen sie. Rotierende Perlen sind ein – vielleicht einzigartiges – Beispiel für eine natürliche Ratsche.
In Abwesenheit anderer Kräfte bewirkt dieser Rotationsvorgang, dass die Perle kugelförmig wird. Kleine Fehler in der Perlenform können jedoch den Prozess leicht verfälschen, sodass bestimmte Rotationssymmetrien bevorzugt werden. Das Ergebnis ist in diesem Fall, dass die Perle nicht kugelförmig wird, aber eine Rotationssymmetrie beibehält, um beispielsweise eine Tropfenform zu bilden.
Barockperlen entstehen, wenn die Formfehler der Perle die Rotation überhaupt verhindern. Das Wachstum geht jedoch weiter und führt zu einer Form ohne Rotationssymmetrie.
Das ist eine interessante Erkenntnis, von der Cartwright und Co. sagen, dass sie für die Nanotechnologie nützlich sein könnte. Das Verständnis der Perle als natürlicher Ratsche solle Interesse für technologische Anwendungen haben, heißt es.
Cartwright und Co. wissen nicht genau, was sie vorhaben, aber das hat die Leser des arXiv-Blogs Physics nie davon abgehalten, kreative Anwendungen für neue Technologien vorzuschlagen. Wenn Sie also Ideen für perleninspirierte Ratschen haben, posten Sie diese bitte im Kommentarbereich.
Ref: arxiv.org/abs/1304.3704 : Perlen sind selbstorganisierte natürliche Ratschen