珍珠母(Nacre)是一种排列在软体动物壳(如珍珠母和鲍鱼)上的虹彩材料，由于其自然美和多种颜色，长期以来一直是流浪者和壳收集者的珍贵发现。但是科学家和工程师们也很早就惊叹于珍珠母并对其进行了研究。它是一种坚韧的材料，由文石血小板和有机蛋白基薄膜交替层组成。自然世界包含许多材料，它们随着时间的推移不断发展，以优化强度，耐用性和性能。随着研究人员和工程师寻求开发改良的，更具可持续性的建筑材料，他们越来越多地向自然寻求灵感。
珍珠母的物理组成使其可以承受沿血小板的相当大的压力和破坏，而不会在整个外壳上造成重大破坏。有人认为，更多的单个血小板正在发挥作用，使它们具有非凡的强度和耐用性，但直到现在，研究人员仍缺乏工具和方法来深入研究晶体取向与机械性能之间的关系。
在过去的二十年中，通常使用宏观弯曲测试，微/纳米压痕和原子力显微镜等技术对壳体进行强度测试。现在，麻省理工学院土木与环境工程学助理教授阿德米尔·马西奇(Admir Masic)，研究生Hyun-Chae“ Chad” Loh和其他五人将扫描电子显微镜和显微压痕与拉曼光谱技术相结合，并开发了一种强大的化学-机械表征方法，该方法可实现三种通过称为压电拉曼的技术进行三维应力和应变映射。
Masic解释说：“我们开发了一种从非常著名和经过研究的生物系统中提取重要化学机械信息的方法，” Masic解释说，他的发现最近发表在《通讯材料》上。“微压痕和压电拉曼结果的相关性使我们能够评估和量化通过分层结构消除的应力量。”
量化材料机械性能的新方法本身就足以成为一个大新闻，但是在此过程中，Masic和他的研究人员(他为这项合作所做的许多工作归功于研究人员)对结果感到惊讶。
“我们首先使用这些工具研究了几微米尺度的应变硬化机理。但是，我们注意到能量的消耗并不仅限于实体结构，而且影响的面积比我们预期的大得多我们扩大了研究范围，发现了这种新的增韧机制，与20微米尺度的介观结构有关。” 研究人员发现，同向的文石片状晶体的堆叠构成了另一层次的结构，从而在受到压力时增强了材料的韧性。
极化拉曼，这项研究中使用的另一种技术，帮助团队观察了ar石砖的晶体取向。通过研究取向模式，研究人员能够阐明文石叠层的特征长度尺度，并将其与裂纹扩展模式相关联。裂纹在文石叠层之间传播，这表明它们对珍珠母的韧性产生了机械作用。
“这为我们提供了一个可能的解释的机会，这是在更大范围内造成这种增韧的原因。在其他生物矿物材料(例如我们的牙齿)中可以发现晶体的系统排列，并且材料的微观结构直接影响其功能。” 马西奇说。
模仿珍珠母等天然材料一直是设计新材料的流行策略。然而，其结构的小规模对复制和制造自然形态构成了挑战。“有了我们的发现，我们提出了一种新的仿生策略，可以以10微米或更大的规模而不是纳米级模拟珍珠母的结构。” 马西奇说。
对于正在探索受自然设计启发的合成材料的新可能性的研究人员而言，这是令人振奋的消息。
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