Bayangkan memainkan permainan “20 Pertanyaan” dengan pertanyaan pembuka: “Hewan, sayur atau mineral?”
Untuk cacing laut purba Perinereiscultrifera (yang masih ada sampai sekarang), jawabannya ternyata sangat rumit. Seperti cacing rambut predator lainnya, spesies ini memiliki rahang yang terbuat dari protein struktural dan ion. Hewan menggunakan bagian mulut yang keras ini untuk menggigit, menghancurkan, dan mengonsumsi makanannya.
Komposisi dan perilaku rahang yang tidak biasa ini membuat para peneliti mendeskripsikannya menggunakan istilah baru: biometal. Konsep ini menjadi bidang penelitian biofisik yang sedang berkembang.
Apa yang membuat biometal berbeda?
Para ilmuwan sebelumnya telah menggunakan istilah seperti “biomaterial logam” atau “biomaterial dengan sifat logam” untuk merujuk pada zat biologis yang menyerupai logam dalam hal hambatan atau konduktivitas listrik.
Namun biometal didefinisikan secara lebih spesifik. Para peneliti mengklasifikasikannya berdasarkan tiga karakteristik utama: kekerasan, cara mereka merespons stres, dan struktur yang dibentuk oleh ion dan protein.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Biophysics Review oleh AIP Publishing, para ilmuwan dari TU Wien (Universitas Teknologi Wina) dan Universitas Wina menyelidiki perilaku logam pada rahang cacing laut. Tujuan mereka adalah membantu memperjelas apa yang membedakan biometal dari bahan alami lainnya.
Ion logam memperkuat ujung rahang
Tim pertama kali mengukur kekerasan rahang menggunakan nanoindentation, sebuah teknik yang melibatkan material indentasi pada skala mikroskopis. Mereka menggabungkan tes ini dengan analisis kimia dan pencitraan rinci.
Hasil penelitian mereka mendukung penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa ion logam lebih terkonsentrasi di ujung rahang dibandingkan di wilayah tengah. Konsentrasi yang lebih tinggi ini kemungkinan besar membantu menjadikan titik-titik tersebut lebih keras dan lebih cocok untuk digigit dan dihancurkan.
Para peneliti kemudian menguji rahang tersebut menggunakan beberapa kedalaman lekukan. Mereka menemukan efek tak terduga yang juga terlihat pada logam seperti tembaga dan perak.
Dikenal sebagai efek ukuran lekukan nano Nix-Gao, fenomena ini berarti bahwa area material yang lebih kecil akan lebih sulit untuk dilekuk. Di rahang cacing, perubahan tegangan yang lebih tajam di wilayah kecil tampaknya meningkatkan penumpukan cacat di dalam struktur atom, sehingga menghasilkan efek ukuran yang khas.
Rahang Cacing Laut Tidak Berperilaku Seperti Logam Biasa
Meskipun rahang memiliki beberapa karakteristik yang sama dengan logam biasa, rahang juga memiliki sifat mekanik yang membedakannya.
“Rahang cacing bristle juga menunjukkan elastisitas yang bergantung pada ukuran. Ini merupakan ciri khas biometal dibandingkan logam kristal standar seperti tembaga atau perak,” kata penulis Christian Hellmich.
Tim menggunakan model matematika untuk menjelaskan bagaimana efek elastis yang tidak biasa ini dapat muncul pada tingkat atom. Menurut Hellmich, para peneliti baru mulai memahami bahan alami tersebut.
Alam bisa menginspirasi material baru
“Kami berencana untuk memperluas basis data eksperimental dengan mempelajari spesies tambahan untuk menyempurnakan konsep teoritis dan melakukan perhitungan khusus, dan mungkin yang lebih menarik, untuk mengeksplorasi hubungan antara intervensi genetik dan ruang desain material yang sesuai,” katanya. “Semua ini disertai dengan antusiasme sejati terhadap keindahan, keanggunan, dan kehalusan yang ditemukan dan dihasilkan oleh alam.”
