2009年11月30日
方解石是石灰岩的主要物质，它的单晶是可预测的、均匀的，而且，嗯，有点枯燥。但科学家们长期以来一直对方解石生物晶体如何与其他有机物质生长在一起，形成贝壳和海胆刺感到惊讶。亚博网站下载生物学家和材料科学家们很想知道亚博网站下载如何在实验室中重建这种天然复合材料。
这张图片显示了人造方解石晶体内部的三维纳米结构，该晶体是在琼脂糖凝胶中生长的。在这种环境下，晶体在聚合物纤维周围生长。这种结构使我们对生物有机体形成单晶有了更深的了解。穆勒Estroff /实验室
拉腊·埃斯特罗夫(Lara Estroff)是哈佛大学材料科学与工程学院的亚博网站下载助理教授亚博老虎机网登录康奈尔大学他们在11月27日的《科学》(Science)杂志上发表了他们的研究成果。亚博老虎机网登录该杂志还以堪萨斯州立大学(Kansas State University)的马克·霍林斯沃斯(Mark Hollingsworth)撰写的“透视”(Perspective)为特色。
“我们知道有机物在那里，但到目前为止，还没有人能够真正看到有机-无机界面是什么样子的，”埃斯特罗夫说，他的实验室专注于生物灵感材料的合成和表征。亚博网站下载
埃斯特罗夫和研究生李汉英在一种叫做琼脂糖的水凝胶中培养方解石样本——琼脂糖是一种常见的甜点添加剂——这种水凝胶模仿了方解石在生物体内生长的方式。在之前发表的工作中，Li和Estroff已经确定，这种凝胶环境使晶体的生长与在溶液中非常不同。
在应用与工程物理学副教授David Muller和物理学研究生Huolin Xin的合作下，研究人员用聚焦离子束(FIB)技术制备了他们的晶体，该技术使用高能离子将样品切薄到足以让电子束通过进行成像。
Xin和Muller开发的扫描透射电子显微镜方法揭示了凝胶中生长的方解石晶体内部结构的详细的三维图像。他们发现晶体通过在大分子周围生长而捕获大分子。
研究这一复杂的自然过程可能是向像埃斯特罗夫这样的材料科学家提供如何制造和操纵受自然启发的复合材料线索的关键一步。亚博网站下载应用范围从电子到光伏到全新的材料。亚博网站下载
这项研究由美国国家科学基金会资助;亚博老虎机网登录纽约州科学、技术和创新基金会的J.D.沃森调查项目;亚博老虎机网登录康奈尔材料研究中心(同样由美国国家科学基金会资亚博网站下载助);以及半导体研究公司。