A caracterização físico-química e biológica da concha do mexilhão dourado amplia o conhecimento sobre a estrutura biomineralizada. Podemos dizer que a concha possui uma arquitetura, uma estrutura hierarquizada com funções específicas no conjunto e que se refletem nas propriedades mecânicas e biológicas.
Essas informações podem ser a chave para o controle dessa espécie invasora. Conhecendo em profundidade os processos envolvidos na produção da concha, os pesquisadores podem propor meios eficazes e específicos de combate, baseados nas necessidades inerentes à espécie e nos coadjuvantes físicos e moleculares da biomineralização. Além disso, o processo pode inspirar a criação de novos produtos e tecnologias por exemplo em Tecnologia de Materiais e Engenharia de Tecidos, Aeronáutica e Eletrônica.
Microscopia Eletrônica de Varredura:
O microscópio eletrônico de varredura (MEV) produz imagens de uma amostra ao bombardeá-la com um feixe de elétrons. Os elétrons interagem com os átomos da amostra, emitindo raios X que são detectados e que, pela sua energia específica, indicam a composição semi-quantitativa da superfície da amostra. Essa técnica acoplada ao MEV é chamada de EDS, energy dispersive spectroscopy.
Nos ensaios de MEV-EDS, amostras de concha são fragmentadas mecanicamente e depois fixadas em porta amostras com fita de carbono e tinta de prata para realizar contato elétrico, e recobertas com um filme fino (espessura nanométrica) de liga ouro-paládio, permitindo a visualização de todas as superfícies dos fragmentos. Como a amostra é dielétrica (isolante), os elétrons são conduzidos através da fita de carbono e da tinta de prata.
Figura 5.12: Esquema de um Microscópio Eletrônico de Varredura
Em um MEV típico, os elétrons são emitidos a partir de um filamento (geralmente) de tungstênio que atua como cátodo, mediante a aplicação de uma diferença de potencial que pode variar de 0,5 a 30KV, e acelerados através de um ânodo, sendo também possível obter elétrons por efeito de emissão de campo. O tungstênio é tipicamente usado por ser o metal com mais alto ponto de fusão e mais baixa pressão de vapor, permitindo que seja aquecido para a emissão de elétrons. O feixe de elétrons é focalizado por uma ou duas lentes condensadoras, em um feixe com um ponto focal extremamente estreito, com tamanho variando de 0,4 a 0,5nm. Este feixe passa através de pares de bobinas de varredura e pares de placas de deflexão na coluna do microscópio. Quando o feixe primário interage com a amostra, os elétrons perdem energia por dispersão e absorção; a interação entre o feixe de elétrons e a amostra resulta na emissão de elétrons secundários, elétrons retroespalhados, elétrons Auger, raios-x Bremstralung, raios-x característicos, radiação eletromagnética na região do infravermelho, do visível e do ultravioleta, fônons, além de causar aquecimento da amostra.
As imagens fornecidas pelo MEV possuem um caráter virtual, pois o que é visualizado no monitor do aparelho é a transcodificação a partir da energia emitida pelos elétrons, ao contrário da radiação de luz visível.
Microscopia Eletrônica de Transmissão:
O microscópio eletrônico de transmissão (MET) é um microscópio no qual um feixe de elétrons é emitido em direção a uma amostra ultra fina, interagindo com a amostra enquanto a atravessa. A interação dos elétrons transmitidos através da amostra forma uma imagem que é ampliada e focada em um dispositivo de imagem. Como outros microscópios eletrônicos, o MET é capaz de exibir imagens a uma resolução significativamente maior, quando comparado aos microscópios óticos, devido ao reduzido comprimento de onda do feixe de elétrons – o MET permite inclusive a observação de organizações atômicas em estruturas cristalinas.
Nas menores magnificações, o contraste na imagem deve-se à absorção de elétrons pelo material, como consequência da sua espessura e composição. A ampliações maiores, a intensidade da imagem é resultante de um conjunto complexo de interações de ondas. A alternância entre estas formas de uso permite observar através do MET modulações na composição química, orientação de cristais, estrutura eletrônica e a indução da mudança da fase eletrônica bem como as imagens baseadas na absorção do material.
Figura 5.13: Esquema de um Microscópio Eletrônico de Transmissão
Microscopia de Força Atômica:
A microscopia de força atômica (MFA) é um tipo de microscopia de varredura por sonda de altíssima resolução, com resoluções da ordem de frações de um nanômetro. A informação é coletada pelo “tatear” da superfície com uma sonda mecânica.
As medições da topografia das camadas foram realizadas ao ar, no modo tapping, usando uma sonda de silícioi com ponta cilíndrica de raio 6nm. Antes, as amostras de conchas foram limpas e embutidas em resina, cortadas e polidas para permitir a visualização transversal das camadas.
Figura 5.14: Representação da sonda de um Microscópio de Força Atômica e seus modos de funcionamento.
Difração de Raios X:
Difração de Raios X (DRX) de comprimento de onda bem determinados (produzidos por um tubo de raios X), é utilizada em análises de cristais. Quando este feixe definido difrata em um cristal desconhecido, a medida do(s) ângulo(s) de difração do(s) raio(s) emergente(s) pode elucidar a distância dos átomos no cristal e, consequentemente, a estrutura cristalina.
Para a determinação das fases de carbonato de cálcio (CaCO3) que compõem a concha, testes qualitativos foram realizados utilizando um difractômetro de raios X com goniômetro horizontal (θ-2θ). Os testes foram realizados com o pó de casca, obtido por moagem com pilão e almofariz, e com cascas inteiras, nas quais os testes foram realizados nas regiões interna e externa (dorsal e ventral) da concha. Os padrões de difração obtidos foram comparados com os registros cristalográficos básicos que compõem o banco de dados do Centro Internacional de Dados de Difração (ICDD) disponível com o software do equipamento.
Figura 5.15: Câmara de raios X.
Ensaios Mecânicos:
As propriedades mecânicas de um material podem ser determinadas através de diversos ensaios mecânicos. Os ensaios podem ter características estáticas, quando medem a resistência estática a que um material pode ser submetido, ou características dinâmicas, quando a resposta mecânica do material a uma determinada solicitação varia em função do tempo=.
Para o ensaio da concha do mexilhão dourado, as pequenas dimensões das conchas são um fator limitante, impossibilitando a preparação de um corpo de prova conforme estabelecido pelas normas de ensaios. Assim o ensaio de microdureza Vickers – indentação – aparece como o mais indicado, pois se trata de um ensaio não destrutivo cuja impressão é feita com uma pequena ponta de diamante na ordem de micrômetros. O ensaio consiste em forçar contra o corpo de prova um penetrador de diamante muito pequeno, com geometria piramidal de base quadrada com ângulo de 136º entre as faces opostas. A impressão resultante é observada ao microscópio e a medida obtida é convertida em um número de índice de dureza designado por HV. Devido à sua versatilidade, o ensaio de indentação também pode ser utilizado para avaliar diferentes propriedades mecânicas, como o módulo de elasticidade (módulo de Young), o limite de resistência à tração e a tenacidade à fratura.
Tanto o limite de resistência à tração quanto a dureza são indicadores da resistência de um material à deformação plástica, consequentemente, eles são praticamente proporcionais: através do gráfico tensão-deformação podemos determinar o módulo de elasticidade.
A base da técnica de indentação para obtenção dos valores de tenacidade é a série de fissuras que se formam sob uma carga intensa. O tamanho das fissuras produzidas por tal técnica é uma função inversa da tenacidade. A tenacidade à fratura de um material está relacionada ao nível de tensão elástica que pode ser alcançada em torno da extremidade da fissura antes do processo de fratura ser iniciado. Ou seja, é a capacidade elástica de resistir às tensões antes de gerar a fratura.
