珍珠母

珍珠母（/ˈneɪkər/ NAY-kər，又名/ˈnækrə/ NAK-rə），又称珍珠母，是一些软体动物产生的有机-无机复合材料，作为内壳层； 它也是构成珍珠的材料。 它坚固、有弹性且呈彩虹色。

珍珠母存在于一些最古老的双壳类、腹足类和头足类动物谱系中。 然而，绝大多数软体动物壳的内层是瓷质的，而不是珠光质的，这通常会导致非虹彩光泽，或者更罕见的非珠光虹彩，例如海螺珍珠中的火焰结构。

养殖珍珠的外层以及珍珠贝和淡水珍珠贻贝壳的内层均由珍珠质制成。 其他具有珠光内壳层的软体动物科包括海洋腹足类动物，例如珊瑚科、Trochidae 和 Turbinidae。

珠母由六角形文石片（碳酸钙的一种形式）组成，宽 10–20 µm，厚 0.5 µm，排列成连续的平行层。 根据物种的不同，药片的形状也不同； 在耳廓中，片剂是矩形的，具有或多或少可溶的对称扇区。 无论药片的形状如何，它们所含的最小单位都是不规则的圆形颗粒。 这些层由由弹性生物聚合物（如几丁质、光泽蛋白和丝状蛋白）组成的有机基质片（界面）隔开。 这种脆性血小板和弹性生物聚合物薄层的混合物使材料坚固而有弹性，杨氏模量为 70 GPa，屈服应力约为 70 MPa（干燥时）。 强度和弹性也可能是由于小板的砖砌排列的粘附力，这抑制了横向裂纹的扩展。 这种跨越多个长度尺寸的结构极大地增加了它的韧性，使其几乎与硅一样坚固。

血小板的统计变化对机械性能（刚度、强度和能量吸收）有负面影响，因为统计变化会加速变形的局部化。 然而，统计变化的负面影响可以被伴随着应变硬化的大失效应变界面所抵消。 另一方面，珍珠质的断裂韧性随着适度的统计变化而增加，这会在裂纹被钉扎的地方形成坚硬的区域。 但是，较高的统计变化会产生非常薄弱的区域，从而使裂纹在没有太大阻力的情况下传播，从而导致断裂韧性降低。 研究表明，这种弱结构缺陷表现为由弹性变形耦合的耗散拓扑缺陷。

珠母之所以呈现虹彩，是因为文石片晶的厚度接近可见光的波长。 这些结构在不同视角下对不同波长的光进行建设性和破坏性干涉，从而产生结构颜色。

晶体 c 轴指向大致垂直于壳壁，但其他轴的方向因组而异。 相邻的药片已被证明具有截然不同的 c 轴方向，通常在 ~20° 垂直范围内随机定向。 在双壳类和头足类中，b 轴指向壳生长的方向，而在单板动物中，a 轴以这种方式倾斜。 珍珠质砖的互锁对变形机制和韧性都有很大影响。 此外，矿物-有机界面导致有机夹层的弹性和强度增强。

珍珠母的形成尚不完全清楚。 如在 Pinna nobilis 中观察到的那样，最初的起始组装是由纳米颗粒（~50-80nm）在以纤维状多晶结构排列的有机基质内的聚集驱动的。 颗粒数依次增加，当达到临界堆积时，它们合并成早期珍珠层片。 珠母生长由有机物介导，控制晶体生长的开始、持续时间和形式。

据信，单个文石砖会迅速长到珠光层的全高，并膨胀直到它们邻接相邻的砖。 这产生了珍珠质的六角密堆积特征。 砖块可能在有机层内随机分散的元素、明确定义的蛋白质排列上成核，或者可能从从下面的平板延伸的矿物桥外延生长。 珍珠母与纤维状文石（一种相同形式的脆性矿物）的不同之处在于，珍珠母在 c 轴（即大致垂直于贝壳，在珍珠层中）的生长缓慢，而在纤维状文石中则快速。

《自然物理学》(Nature Physics) 2021 年的一篇论文检查了各种海绵和软体动物的珍珠质，指出在每种情况下，生物体铺设的初始珍珠质层都包含螺旋。