مادر مروارید

مادر مروارید (به انگلیسی: Nacre), یک ماده چندسازه آلی و غیرآلی است که توسط برخی نرم‌تنان به عنوان یک لایه پوسته داخلی تولید می‌شود. همچنین ماده‌ای است که مروارید از آن تشکیل شده‌است. مستحکم، انعطاف‌پذیر و رنگین‌تاب است.

مادر مروارید در برخی از قدیمی‌ترین دودمان‌ها از دوکفه‌ای‌ها، شکم‌پایان و سرپایان یافت می‌شود. با این حال، لایه داخلی در اکثریت صدف نرم‌تنان، پرسلانی است، و نه مادرمرواریدی، این معمولاً منجر به درخشش غیررنگین‌تابی می‌شود، یا به‌ندرت رنگین‌تابی غیرمادر مرواریدی مانند ساختار شعله‌ای همان‌طور که در مرواریدهای صدف حلزونی دیده می‌شود.

لایه بیرونی مرواریدهای پرورشی و لایه داخلی صدف مروارید و پوسته دوکفه‌ای‌های مروارید آب‌شیرین از مادر مروارید ساخته شده‌است. از دیگر خانواده‌های نرم‌تنان که دارای لایه پوسته داخلی مادرمرواریدی هستند، می‌توان به شکم‌پایان‌دریایی مانند گوش‌دریا، حلزون‌های نوک‌دار و حلزون‌های دستارپوش اشاره کرد.

خصوصیات فیزیکی

ساختار و شکل ظاهری 
مادر مروارید از پلاکت‌های شش‌ضلعی آراگونیت (نوعی کربنات کلسیم) به عرض ۲۰–۱۰ میکرومتر و ضخامت ۰٫۵ میکرومتر در یک لایه نازک موازی و پیوسته تشکیل شده‌است. بسته به گونه، شکل قرص‌ها متفاوت است. در گوش‌دریایی (Pinna)، قرص‌ها مستطیل شکل هستند، و بخش‌های متقارن آنها کم و بیش محلول هستند. شکل قرص‌ها هرچه باشد، کوچک‌ترین واحدهایی که در آنها وجود دارد گرانول‌های گرد نامنظم هستند. این لایه‌ها توسط ورق‌های زهدان آلی (رابط‌ها) متشکل از زیست‌بَسپار کِشسان (مانند کیتین، لاسترین اِی و پروتئین‌های شبیه ابریشم) جدا می‌شوند. این مخلوط از پلاکت‌های شکننده و لایه‌های نازک زیست‌بَسپار کِشسان، مواد را مستحکم و ارتجاعی می‌کند با داشتن ۷۰ گیگاپاسکال در مدول کشسانی و تنش تسلیم تقریباً ۷۰ مگاپاسکال در صورت خشک بودن. مقاومت و انعطاف‌پذیری نیز احتمالاً به دلیل چسبندگی با آرایش «آجرکاری» پلاکت‌ها است که از انتشار ترک عرضی جلوگیری می‌کند. این ساختار، با پل‌زدن‌های طولی چندگانه، چقرمگی آن را بسیار افزایش می‌دهد و آن را تقریباً به اندازه سیلیسیم مقاوم می‌کند.

تنوع آماری پلاکت‌ها تأثیر منفی بر عملکرد مکانیکی (سختی، مقاومت و جذب انرژی) دارد زیرا تغییرشکل از تغییرات آماری رسوب‌گذاری محلی می‌باشد. با این حال، اثرات منفی تغییرات آماری را می‌توان با رابط‌های دارای فشار زیاد در هنگام خرابی همراه با سخت شدن کرنش جبران کرد. از طرف دیگر، مقاومت در برابر شکستگی مادرمروارید با تغییرات آماری متوسط افزایش می‌یابد که مناطق سختی را ایجاد می‌کند که در آن ترک خورده‌است. اما، تغییرات آماری بالاتر، نواحی بسیار ضعیفی را ایجاد می‌کند که باعث می‌شود ترک بدون مقاومت زیاد باعث کاهش مقاومت در برابر شکستگی شود.

مادرمروارید رنگین‌تاب ظاهر می‌شود زیرا ضخامت پلاکت‌های آراگونیت نزدیک به طول‌موج نور مرئی است. این ساختارهای تداخل امواج سازنده و مخرب با طول موج‌های مختلف و زوایای دید مختلف باعث ایجاد رنگ‌آمیزی ساختاری می‌شوند.

محور سی (c) بلورنگاری تقریباً عمود بر دیواره پوسته است، اما جهت سایر محورها بین گروه‌ها متفاوت است. مشخص شده‌است که قرص‌های مجاور دارای تفاوت چشمگیری در جهت محور سی (c) هستند که عموماً در ۲۰ درجه عمودی جهت‌گیری می‌کنند. در دوکفه‌ای‌ها و سرپایان، محور بی (b) در جهت رشد پوسته قرار دارد، در حالی که در تک‌لاکه‌ای‌ها محور اِی (a) است که به این شکل تمایل دارد. بهم پیوستن آجرهای مادرمروارید تأثیر زیادی بر سازوکار تغییرشکل و همچنین چقرمگی آن دارد. علاوه بر این، خط اتصال مواد معدنی و آلی منجر به افزایش انعطاف‌پذیری و مقاومت مواد آلی می‌شود.

نحوه تشکیل 

نحوه تشکیل مادرمروارید کاملاً شناخته نشده‌است. آغاز تجمع اولیه، همان‌طور که در گوش‌دریایی نجیب (Pinna nobilis) مشاهده شد، توسط تجمع نانوذرات (۸۰–۵۰ نانومتر) درون یک زهدان آلی که در پیکربندی‌های چند بلوری لیف‌مانند مرتب شده‌اند، ایجاد می‌شود. تعداد ذرات به‌طور پی‌درپی افزایش می‌یابد و وقتی به بسته‌بندی بحرانی رسید، آنها در پلاکت‌های مادرمروارید اولیه ادغام می‌شوند. رشد مادرمروارید با واسطه مواد آلی انجام می‌شود، شروع، مدت زمان و شکل رشد بلور را کنترل می‌کند. اعتقاد بر این است که آجرهای منفرد آراگونیت به سرعت در ارتفاع کامل لایه مادرمرواریدی رشد می‌کنند و تا زمانی که روی آجرهای مجاور قرار بگیرند گسترش می‌یابند. این تولید شش‌ضلعی بسته‌بندی فشرده مشخصات مادرمروارید را ایجاد می‌کند. آجرها ممکن است بر روی عناصر پراکنده به‌طور تصادفی در لایه آلی، ترکیبات مشخص پروتئین، یا از روی پل‌های معدنی گسترش یافته از قرص زیرین، به‌صورت برآرایی رشد کنند. مادرمروارید با آراگونیت لیفی (یک ماده معدنی شکننده از همان شکل) متفاوت است، به این دلیل که رشد در محور سی (c) (یعنی تقریباً عمود بر پوسته) در مادرمروارید آهسته و در آراگونیت فیبری سریع است.

عملکرد 
مادرمروارید توسط سلول‌های بافت پوششی در گوشته نرم‌تنان مختلف ترشح می‌شود. مادرمروارید به‌طور مداوم بر روی سطح داخلی پوسته رسوب می‌کند، لایه رنگین‌تاب مادرمرواریدی. لایه‌های مادرمروارید سطح پوسته را صاف می‌کند و به بافت نرم در برابر انگل‌ها و آسیب‌های وارده، با قرارگیری لایه‌های پی‌درپی مادرمروارید و دفن کردن آنها کمک می‌کند. این عمل باعث شکل‌گیری یک تاول مرواریدی که به دیواره داخلی پوسته چسبیده یا یک مروارید آزاد در داخل بافت گوشته می‌شود. به این فرایند کیست‌گذاری (encystation) گفته می‌شود و تا زمانی که نرم‌تنان زندگی می‌کنند ادامه می‌یابد.

در گروه‌های مختلف نرم‌تنان 
شکل مادرمروارید از گروهی به گروه دیگر متفاوت است. در دوکفه‌ای‌ها، لایه مادرمروارید از تک‌بلورها در بسته‌بندی فشره شش‌ضلعی تشکیل می‌شود. در شکم‌پایان، بلورها دوقلو می‌شوند و در سرپایان، آنها یک شبه‌شش‌ضلعی هستند که اغلب دوقلو می‌شوند.

منابع تجاری 
منابع اصلی تجاری مادر مروارید، صدف مروارید، صدف‌های پرورشی مروارید آب‌شیرین و تا حدودی صدف دریایی آبالون (Abalone) بوده‌است که به دلیل استحکام و زیبایی در نیمه دوم قرن نوزدهم مشهور بوده‌اند.

پوسته‌های حلزون بزرگ دستارپوش مرمرین و حلزون درازقله (Tectus niloticus) به‌طور گسترده‌ای برای دکمه‌های مروارید استفاده می‌شد به‌خصوص در طی دهه ۱۹۰۰.

تجارت جهانی مادرمروارید توسط کنوانسیون تجارت جهانی گونه‌های در معرض خطر جانوران وحشی و گیاهان، توافق‌نامه‌ای که بیش از ۱۷۰ کشور به امضا رسانده‌اند، اداره می‌شود.

کاربردهای تزئینی

معماری 

هر دو نوع مادرمروارید سیاه و سفید برای اهداف معماری استفاده می‌شود. مادرمروارید طبیعی را می‌توان تقریباً به هر رنگی درآورد.

مادرمروارید را می‌توان برش داد و همانند کاشی‌نما بر روی سطوح مرمری یا سرامیکی نصب کرد. کاشی‌نما به‌صورت دستی و از نزدیک با هم قرار می‌گیرند و یک موزائیک یا الگوی نامنظم ایجاد می‌کنند همانند بافت. ضخامت مواد ورقه شده به‌طور معمول حدود ۲ میلی‌متر (۰٫۰۷۹ اینچ) است. پس از آن کاشی‌نما را لاک‌زده و صیقل می‌دهند و یک سطح بادوام و براق ایجاد می‌کنند.

به‌جای استفاده از پایه سنگ مرمر یا کاشی، می‌توان کاشی‌نمای مادرمروارید را بر روی فایبرگلاس چسباند. نتیجه یک ماده سبک است که یک نصب یکپارچه را ارائه می‌دهد و محدودیتی در اندازه ورق ندارد. از ورق‌های مادرمروارید ممکن است در کف‌های داخلی، دیوارهای خارجی و داخلی، میزهای پیشخوان، درها و سقف‌ها استفاده نمود. استفاده در عناصر معماری، مانند ستون‌ها یا مبلمان به راحتی انجام می‌شود.

مد (پوشاک) 
دکمه‌های مادرمروارید یا در لباس برای اهداف کاربردی یا تزئینی استفاده می‌شود. پادشاهان و ملکه‌های مرواریدی نمونه‌ای بارز از این موضوع هستند. از مادرمروارید برای تزئین ساعت، چاقو، اسلحه و جواهرات نیز استفاده می‌شود.

آلات موسیقی 
خاتم‌کاری مادرمروارید اغلب برای کلیدهای موسیقی و سایر نقوش تزئینی در آلات موسیقی استفاده می‌شود.

بسیاری از بدنه‌های آکوردئون و کنسرتینا (Concertina) کاملاً پوشیده از مادرمروارید است و برخی از گیتارها دارای تزیینات انگشتی یا سرپوش ساخته شده از مادرمروارید هستند (برخی از گیتارها دارای خاتم‌کاری پلاستیکی هستند که به منظور تقلید از ظاهر مادرمروارید طراحی شده‌اند).

بوزوکی و باغلاما (سازهای زهی یونانی از خانواده لوت) به‌طور معمول دارای تزئینات مادرمروارید هستند و همچنین عود مربوط به خاورمیانه (به‌طور معمول در اطراف سوراخ‌های صدا و پشت ساز).

در سازهای کمان‌زهی مانند ویولن و ویولن‌سل، غالباً در موگیر خاتم‌کاری مادرمروارید می‌شوند.

به‌طور سنتی در صفحه کلیدهای ساکسوفون و همچنین دکمه‌های ترومپت و سایر سازهای برنجی استفاده می‌شود.

تنبک در خاورمیانه معمولاً توسط مادرمروارید تزئین می‌شود.

اسلحه گرم 
مادرمروارید اغلب در دسته‌های تزئینی سلاح گرم و سایر تجهیزات اسلحه استفاده می‌شود.

دیگر 

مادرمروارید گاهی برای تهیه قاشق برای خاویار استفاده می‌شود، به‌طوری که طعم خاویار را مانند قاشق‌های فلزی خراب نمی‌کند.

استفاده زیست پزشکی 
شرکت بیوتکنولوژی Marine Biomedical که با همکاری دانشکده پزشکی دانشگاه استرالیای غربی و یک تجارت مروارید بروم تشکیل شده‌است، از سال ۲۰۲۱ در حال توسعه محصولی برای ایجاد "PearlBone" است که می‌تواند در بیمارانی که نیاز به پیوند استخوان و جراحی ترمیمی دارند استفاده شود. این شرکت در حال درخواست تأییدیه نظارتی در استرالیا و چندین کشور دیگر است و انتظار دارد که در حدود سال‌های ۲۰۲۵–۲۰۲۴ برای استفاده بالینی تأیید شود. در نظر گرفته شده‌است که کارخانه‌ای در منطقه کیمبرلی، جایی که پوسته‌های مروارید فراوان است ساخته شود، که می‌تواند به محصولی مناسبی برای استفاده در محصولات زیست پزشکی تبدیل شود. کاربردهای آینده می‌تواند شامل پرکردن دندان و جراحی ستون فقرات باشد.

ساختن مادرمروارید 
در سال ۲۰۱۲، محققان با تقلید از روند رشد طبیعی آن، مادرمروارید با پایه کلسیم را در آزمایشگاه ایجاد کردند.

در سال ۲۰۱۴، محققان با استفاده از لیزر ماده قابل قیاس با مادرمروارید را از حکاکی شبکه «میکروترک‌های» موج‌دار سه‌بعدی در شیشه ساختند. هنگامی که صفحات در معرض لیزر قرار گرفتند، میکروترک‌ها انرژی را جذب و پراکنده می‌کردند و باعث شدند شیشه خرد نشود. روی هم رفته، شیشه بهبودیافته ۲۰۰ برابر سخت‌تر از شیشه بهبود نیافته می‌باشد.

منابع 
 

آبزیان
صدف مروارید آب شیرین (سرده)
طبیعت
فراورده‌های نرم‌تنان
کالبدشناسی نرم‌تنان
مروارید