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关键词：
翡翠贻贝,珍珠层,文石,红外光谱,频率位移
发表时间：
2011-11-30 15:12:59
摘 要 对翡翠贻贝贝壳的珍珠层、棱柱层进行了XRD 和FTIR 光谱检测, 对文石的ν1 , ν2 及ν4 三个内振动模式的频率进行了分析。文石的ν1 和ν4 带在所有的样品中不存在频率位移现象, 与洞穴文石的相关谱带的频率一致;ν2 带频率却存在较大差异, 珍珠层、棱柱层的ν2 带存在频率位移, 初步推测生物合成文石与热效应有关, 内部储存有过剩的能量, 可作为研究生物矿化机理的实验依据。
碳酸钙有三种无水晶型, 即, 方解石、文石、六方碳钙石。方解石常温常压下最稳定, 不易发生相变; 文石属亚稳定相; 六方碳钙石在受热甚至在研磨过程中造成的晶格畸变都有可能转变成方解石, 因此六方碳钙石在自然环境中极不稳定, 只有在北极和南极等特殊地理环境地区才能存在。文石是碳酸钙的一种重要晶型, 包括无机成因、有机成因文石。自然界中无机矿化的文石, 如洞穴文石; 有机成因文石广泛存在于珍珠和贝壳珍珠层中, 长期稳定存在, 从热力学上考虑, 它处于亚稳态, 具有相对较强的活性[1 ] 。由生物组织合成的生物矿化材料, 从宏观到微观都是高度有序, 进而形成了优异的有机2无机纳米复合材料[224 ] 。研究该材料的形成机理, 建立一个模拟体系, 可以为合成特殊结构和功能的新型材料提供新的思维方法。
近年来, 生物组织中的碳酸钙具有多种晶型和复杂形貌引起了化学、生物及材料科学工作者的广泛关注。翡翠贻贝(perna viridis , PV) 珍珠层是一种天然的纳米级无机2有机层状生物复合材料, 结构单元由脆性的无机相文石, 呈板片状, 粒径5～40 nm , 厚013～018 nm , 和少量有机质(一般小于5 %wt) 组成。板片状文石呈定向排列, 其结晶学C 轴皆垂直珍珠层面。贝壳珍珠层作为一种绝佳的复合材料, 与天然碳酸钙矿物相比, 力学性质差异很大, 其抗破裂韧度比无机成因的文石大3 000 倍以上, 化学成分差异在于前者比后者多了少量蛋白质、多糖等有机高分子[5 ] 。珍珠层中的有机基质主要为蛋白质, 分为水可溶蛋白质(SM) 和水不可溶蛋白质( IM) 。有机基质的成分和功能是受基因控制的, 自然界生物通过自身分泌的有机质, 利用无机钙离子和自身呼吸的二氧化碳, 最终形成了具有优异的力学性能、多层次微观结构的规律排列的生物矿化材料。有机基质对碳酸钙晶体的形成有调控和模版作用, 直接控制晶体的成核、生长、聚集和晶型。通过FTIR 等手段, 深入细致研究贝壳珍珠层微观结构的形成机理, 对复合材料仿生[6 , 7 ] 、骨移植[8 ] 、骨修复替代材料[9 ] 、生物矿化理论[10 ] 、无机纳米材料合成、晶体工程学、有机物和纳米陶瓷材料等研究, 都具有重要意义和潜在的应用前景。
近年来, 生物组织中的碳酸钙具有多种晶型和复杂形貌引起了化学、生物及材料科学工作者的广泛关注。翡翠贻贝(perna viridis , PV) 珍珠层是一种天然的纳米级无机2有机层状生物复合材料, 结构单元由脆性的无机相文石, 呈板片状, 粒径5～40 nm , 厚013～018 nm , 和少量有机质(一般小于5 %wt) 组成。板片状文石呈定向排列, 其结晶学C 轴皆垂直珍珠层面。贝壳珍珠层作为一种绝佳的复合材料, 与天然碳酸钙矿物相比, 力学性质差异很大, 其抗破裂韧度比无机成因的文石大3 000 倍以上, 化学成分差异在于前者比后者多了少量蛋白质、多糖等有机高分子[5 ] 。珍珠层中的有机基质主要为蛋白质, 分为水可溶蛋白质(SM) 和水不可溶蛋白质( IM) 。有机基质的成分和功能是受基因控制的, 自然界生物通过自身分泌的有机质, 利用无机钙离子和自身呼吸的二氧化碳, 最终形成了具有优异的力学性能、多层次微观结构的规律排列的生物矿化材料。有机基质对碳酸钙晶体的形成有调控和模版作用, 直接控制晶体的成核、生长、聚集和晶型。通过FTIR 等手段, 深入细致研究贝壳珍珠层微观结构的形成机理, 对复合材料仿生[6 , 7 ] 、骨移植[8 ] 、骨修复替代材料[9 ] 、生物矿化理论[10 ] 、无机纳米材料合成、晶体工程学、有机物和纳米陶瓷材料等研究, 都具有重要意义和潜在的应用前景。
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