p A maioria das pessoas conhece madrepérola, um biomineral iridescente também chamado de nácar, dos botões, jóia, incrustações de instrumentos e outros floreios decorativos. Cientistas, também, tenho admirado e maravilhado com o nácar por décadas, não apenas por sua beleza e propriedades ópticas, mas também por sua excepcional resistência. p “É um dos biominerais naturais mais estudados, "diz Pupa Gilbert, um professor de física da Universidade de Wisconsin-Madison que estudou nácar por mais de uma década. "Pode não parecer muito - apenas um brilhante, material decorativo. Mas pode ser 3, 000 vezes mais resistente à fratura do que a aragonita, o mineral de que é feito. Isso despertou o interesse dos cientistas de materiais porque fabricar materiais melhores do que a soma de suas partes é extremamente atraente. "

p Agora, um novo, técnica óptica não destrutiva irá desbloquear ainda mais conhecimento sobre o nácar, e no processo pode levar a uma nova compreensão da história do clima. Gilbert, Mikhail Kats, professor de engenharia elétrica da UW-Madison, seus alunos e colaboradores descreveram a técnica, chamada de tomografia de interferência hiperespectral, hoje no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences.

p Gilbert aprendeu como o nácar se forma, pedidos, resiste à fratura, e como sua estrutura em camadas registra a temperatura na qual se formou. Esta estrutura em camadas de nácar reflete a luz e gera cores diferentes dependendo da espessura da camada. Isso levou ao interesse em encontrar uma maneira de avaliar a espessura das camadas do nácar que não envolvesse a destruição da concha do molusco na qual ele está depositado.

p Para obter ajuda para enfrentar esse desafio, Gilbert procurou Kats e o estudante de graduação Jad Salman, que são especialistas em estudar fenômenos ópticos.

p Para o projeto, Salman preparou 22 conchas de abalone vermelhas frescas para análise óptica. Mas obter espectros ópticos de nácar é mais difícil do que pode parecer.

p "Se você quiser sondar este tipo de concha, que tem uma topografia curva, é muito difícil obter um bom espectro com um espectrômetro convencional, "Salman diz.

p É por isso que a equipe mudou para uma tecnologia mais recente, fotografia hiperespectral, para criar imagens de todo o espectro da concha. Logo no início, eles fotografaram as conchas no parceiro da indústria Middleton Spectral Vision antes de adquirir sua própria câmera hiperespectral.

p "É um espectrômetro de imagem em que cada pixel da imagem oferece um espectro completo, "diz Salman." Quando usamos a câmera em nossa configuração, podemos facilmente extrair dados espectrais confiáveis ​​em grandes, superfície irregular de uma concha em um tiro. "

p Além do abalone vermelho, a equipe também fotografou o nácar de outra espécie, concha de paua da Nova Zelândia, também chamado de arco-íris abalone. Salman então usou um software de modelagem sofisticado que ele desenvolveu para determinar a espessura das camadas de nácar pixel a pixel usando os dados hiperespectrais.

p A equipe está convocando a combinação de técnicas de tomografia de interferência hiperespectral e prevê que será aplicável à medição de outros transparentes, estruturas em camadas encontradas nas plantas, animais, amostras geológicas ou materiais sintéticos.

p Para Gilbert, a nova técnica revelou uma surpresa sobre o abalone vermelho; mostrou pela primeira vez que a espessura das camadas de nácar diminui à medida que o molusco envelhece. Como essa espessura registra a temperatura da água do mar na qual se forma, a equipe acredita que pode ser possível usar a técnica para analisar conchas de moluscos fósseis para aprender sobre climas anteriores.

p "Este projeto é feito de algumas partes diferentes, cada um daqueles um tanto bem compreendidos, "diz Kats." O poder desta pesquisa é que trouxemos todo esse conhecimento experimental e teórico, e foram capazes de modelar não apenas a engenharia, estruturas em camadas bem comportadas, mas bagunçado, estruturas biológicas desordenadas. E fomos capazes de obter informações úteis de uma forma que um biólogo ou paleoclimatologista pode usar. "