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在一项研究中，密歇根大学领导的一个研究小组首次揭示了软体动物是如何构建超耐用的结构的，这种结构的对称性在自然界中是独一无二的，除了单个原子。
密歇根大学材料科学与工程助理教授罗伯特·霍夫登(Robert Hovden)是这篇论文的作者之一，他说:“我们人类利用所有的技术，无法用纳米尺度的建筑制造出像珍珠一样复杂的东西。”“所以，通过研究珍珠是如何从无序的虚无状态到这种惊人的对称结构，我们可以了解很多东西。”
该分析是与澳大利亚国立大学、劳伦斯伯克利国家实验室、西挪威大学和康奈尔大学的研究人员合作完成的。
这项发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的研究发现，珍珠的对称性在其形成过程中变得越来越精确，从而回答了几个世纪以来关于珍珠中心的紊乱是如何变成一种完美的问题。
珍珠层是一种彩虹色的、极其耐用的有机-无机复合材料，也是牡蛎和其他软体动物外壳的组成部分。珍珠层是在一个有机中心周围的文石碎片上形成的。珍珠层占珍珠体积的90%以上，随着从中心向外建造，它们变得越来越薄，也越来越紧密地结合在一起。
也许最令人惊讶的发现是软体动物通过调整每一层珍珠层的厚度来保持珍珠的对称性。如果一层较厚，下一层往往较薄，反之亦然。研究中拍摄的珍珠包含2615层精细匹配的珍珠层，沉积时间超过548天。
“这些薄而光滑的珍珠层看起来有点像床单，中间有有机物质，”Hovden说。“每一层之间都有交互作用，我们假设这种交互作用是使系统能够在前进过程中进行纠正的原因。”
该团队还揭示了层之间交互如何工作的细节。对珍珠层的数学分析表明，它们遵循一种被称为“1/f噪声”的现象，即一系列看似随机的事件相互关联，每个新事件都会受到前一事件的影响。1/f的噪音已被证明可以控制各种自然和人为过程，包括地震活动、经济市场、电力、物理甚至古典音乐。
“例如，当你掷骰子时，每一次掷骰子都是完全独立的，与其他每一次掷骰子都是不相关的。但是1/f的噪音是不同的，因为每个事件都是相互关联的。”Hovden说。“我们无法预测，但我们可以在混乱中看到一个结构。在这种结构中有复杂的机制，使珍珠的数千层珍珠层有序而精确地结合在一起。”
研究小组发现，珍珠缺乏真正的长程顺序——那种精心设计的对称，使砖砌建筑的数百层保持一致。相反，珍珠呈现中等顺序，一次保持20层左右的对称性。这足以在组成珍珠的数千层中保持一致性和耐久性。
研究小组通过研究澳大利亚东海岸附近的贝壳贝(Pinctada imbricata fucata)所产的Akoya“keshi”珍珠来收集他们的观察结果。他们选择了这些直径约为50毫米的特殊珍珠，因为它们是自然形成的，而不是有人工中心的珠子人工养殖的珍珠。每颗珍珠都用金刚石线锯切割成直径3到5毫米的部分，然后抛光，在电子显微镜下进行检查。
Hovden说，这项研究的发现可以帮助下一代具有精确分层纳米尺度结构的材料。
他说:“当我们建造像砖砌建筑这样的建筑时，我们可以通过仔细的规划、测量和模板周期性地建造。”“软体动物可以通过使用不同的策略在纳米尺度上实现类似的结果。所以我们有很多东西要向它们学习，这些知识可以帮助我们在未来制造更强、更轻的材料。”
