2007年1月4日
从宝石到晶体管,晶体在我们的日常生活中无处不在。晶体也构成了所有生物的矿化骨骼,包括贝壳和我们自己的牙齿和骨骼。也许最广泛使用的生物矿物是碳酸钙家族。了解这种矿物是如何形成的特别有意义,因为它在地质历史上广泛存在,并且与所有哺乳动物骨骼和牙齿中发现的磷酸钙密切相关。
一个持续存在的问题是,生物体如何以可控的速率形成这些矿化结构或生物矿物,有时非常迅速,直到达到规定的大小。由于不太清楚的原因,这个过程也可能误入歧途,导致发育不全或不必要的生长,如肾结石。在正常和病理发育过程中,矿物质形成的速度有时会惊人地快。例如,浮游植物的分布非常广泛,人们认为它们对地球气候具有重要的控制作用,它们在几个小时内就形成了发育完全、形状精美的骨骼。
在美国国家科学院院刊欧洲杯线上买球,弗吉尼亚理工大学博士后科学家塞利姆·埃尔哈吉(Selim Elhadj)和帕特里夏·多夫(Patricia Dove)教授报告说,有机分子的化学成分控制着晶体生长的速度。他们与劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的詹姆斯·德约雷奥(James De Yoreo)和费城儿童医院的约翰·霍耶(John Hoyer)合作,了解到在生物矿物发育的生物体组织中经常发现的纳米数量的生物分子可以导致方解石晶体生长更快。更重要的是,他们确定可以通过改变生物分子的电荷和水结构能力来调节生长速度。通过分别找到电荷控制和亲水性之间的关系,这些发现产生了一个速度计,可以预测将加速(或不加速)晶体生长的分子类型。
这些新发现预测了氨基酸、肽链的促生长能力,也解释了最近从鲍鱼壳中提取的天然蛋白质具有非常大的促生长作用的报道。
他们的发现增加了蛋白质和其他生物分子如何重新排列局部水,从而影响生物系统许多不同方面的阴谋。现在证明这种结构调整也会影响晶体的生长,这为这一研究领域增添了新的动力。
除了更好地理解生物体如何形成具有复杂形状的生物矿物外,深入了解生物在晶体形成中的作用将有助于从一些化石中解释古代环境和气候条件。它还可以为发明材料提供新的知识,有一天,这些材料的形状和功能可以达到数百万年来大自然对贝壳、牙齿和骨骼的完美程度。欧洲杯足球竞彩
Selim Elhadj获得了博士学位。2001年从弗吉尼亚理工学院获得化学工程专业学位,布莱克斯堡的帕特里夏·多夫(Patricia Dove)担任地球科学教授,1980年和1984年毕业于弗吉尼亚理工学院,在乔治亚理工学院担任地球化学教授七年后返回该大学。“分欧洲杯线上买球子电荷和亲水性在调节晶体生长动力学中的作用”这篇论文发表在PNAS出版前的在线期刊上。
多夫和她的研究小组在生物矿化、胶结、化学风化、古代理模型、金属和生物分子结合方面研究矿物、水和生物分子之间的界面。他们位于地球科学系,通过在生长、溶解和成核过程中对矿泉水相互作用的直接纳米级观察,以及动力学和表面热力学性质的定量测量,研究这些过程和潜在的反应机制。大多数项目涉及无定形和结晶形式的二氧化硅和碳酸盐多晶型。欧洲杯线上买球
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