Winzige Kristalle von nur wenigen Millionstel Millimeter Durchmesser stabilisieren von Rissen geschwächte Knochen und Zähne. Dadurch seien Biomaterialien um ein Mehrfaches bruchfester als reine Kristalle, berichten Forscher vom Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart im Fachmagazin “Proceedings of the National Academy of Sciences” (Bd. 100, S. 5597).
Bislang gingen Materialforscher davon aus, dass angerissene Festkörper schwächer sind als intakte. Für Biomaterialien aus winzigen Kalkkristallen, die in Eiweiß-Fasern eingebettet sind, gilt das nicht: Unterhalb einer Kristallgröße von 30 Nanometer (Millionstel Millimeter) schwächen Risse die Festkörper nicht mehr, fand das Stuttgarter-Team um Huajian Gao anhand mathematischer Modelle heraus. Damit ließe sich auch erklären, weshalb Schneckengehäuse mit Kristallen von einigen hundert Nanometer Durchmesser leichter brechen als Knochen.
Auch die Rolle des Eiweiß-Netzwerkes konnten die Materialforscher im Ansatz modellieren. Dieses sei wie eine weiche Hülle und verteile Belastungen auf viele Kristalle, schreiben die Forscher. Sie hoffen, dass ihre Erkenntnisse die Konstruktion von bruchfesten Nanomaterialien leiten wird.
ddp/bdw ? Marcel Falk
