科学家发明的人工生物矿物

科学家们已经成功地创建合成晶体的结构和属性等模拟天然生物矿物的贝壳。

研究结果发表在《自然》杂志上的材料,可以是一个重要的一步发展的高性能材料,这可能是环保的条件下生产。

生物矿物或矿物的出现在整个大自然中广泛的结构如骨骼、牙齿和贝壳,经常显示显著的形状和性质与合成同行相比。

生物矿物的一个关键特性是复合材料,由无机矿物如碳酸钙含有少量的有机物质,通常是蛋白质。

由此产生的结构非常困难及其力学性能可以媲美的人造材料,如陶瓷,这通常是在高温和压力下生产,控制材料性能的机会越少。

科学家感兴趣的是了解生物学能够执行这样的精密工程在环境温度下的水里,这样他们就可以将这一原则应用于设计和生产的合成材料比现有的绿色。

现在菲奥娜Meldrum教授领导的研究小组,从利兹大学的化学学院成功地创建人工生物矿物,表现出类似的属性生物矿物如海胆刺。

为了做到这一点,他们不断增长的方解石晶体的合成聚合物纳米颗粒充当人工蛋白质。这些纳米粒子添加到体系结构的晶体的生长来创建一个复合材料。

研究人员还测试了复合材料的力学性能使用nanoindenter,一个小的凿工具,可以刺激和记录材料的反应力。

Meldrum教授说:“这种方法创造合成生物矿物的给了我们一个独特的洞察这些难以置信的结构材料和有机分子的方式纳入晶体结构在微观水平。我们可以将这种微观结构与材料的力学性能。

“我们发现我们已经创建的人工生物矿物比纯方解石矿物实际上是困难得多,因为这是一个复合材料——你添加一些软到硬物质更加努力创造一些比这两个组成部分。”

合著者教授斯蒂芬·伊奇霍恩说,刚刚搬到曼彻斯特大学的埃克塞特大学的生物的例子说:“钙carbonate-based结构有更高的硬度比纯矿物没有蛋白质。引人注目,我们已经能够实现相同的结果使用蛋白质合成‘伪’。”

“当我开始研究贝壳的力学性能在曼彻斯特我的第一个博士生,我随便收集他们在海滩上一桶和铲子。我没想到我们会得到能够测量阶段类似的属性材料实验室制造的。”

研究人员现在将尝试复制他们的技术使用不同的矿物质。这项研究是利兹大学的合作,谢菲尔德,曼彻斯特和纽约,以色列理工学院。它是由工程和物理科学研究委员会。