Foto-Serie: Hart, härter, Weichtier

Chaetopleura apiculata: Unter dem grün-braunen Panzer verbirgt sich das Weichtier, das zu den Käferschnecken gehört. Der Meeresbewohner interessiert Materialforscher, da er über ungewöhnlich harte und zähe Zähne verfügt.

Schwarze Zähne: Eine Magnetitkappe verleiht den Beißern ihre Härte. Wegen des Eisenoxids sind diese dunkel. Um die Struktur des Biominerals auf Atomebene zu ermitteln, haben es zwei Forscher der Northwestern University in Evanston, Illinois mit der sogenannten Atomsonden-Tomografie untersucht.

Ständig in Bewegung: Laufend produziert die Käferschnecke neue Zähne, die die alten ersetzen, indem sie von hinten nachrücken.

Organische Fasern: Durch die Magnetitschicht ziehen sich Eiweißstränge von fünf bis zehn Nanometern Durchmesser und weniger als einem Mikrometer Länge. Der schwarze Balken ist 100 Nanometer lang.

Schichtarbeit: Unter dem Rasterelektronenmikroskop, das mit einer Röntgenspektroskopie kombinert wird, zeigt sich der Anteil verschiedener Elemente in den Zahnschichten. Links oben zeigt das Rot die Anwesenheit von Eisen im Magnetit, das den Zahn umgibt. Sauerstoffverbindungen (rechts oben) sind im gesamten Zahn zu finden. Das Innere des Zahns besteht dagegen hauptsächlich aus Apatit, welches Kalzium (links unten) und Phosphor (rechts unten) enthält.

Analysemethode: Bei der Atomsonden-Tomografie werden durch ein starkes elektrisches Feld einzelne Ionen oder kleine, geladene Moleküle aus der Materialprobe gerissen und mit einem Detektor aufgefangen. Dies passiert Schicht für Schicht. Aus Masse und Ladung, dem genauen Ort sowie der Reihenfolge, in der die Ionen auf den Detektor auftreffen, lassen sich die chemische Zusammensetzung und die dreidimensionale Struktur des untersuchten Materials berechnen. (Grafik: Joester/Gordon)