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有序分子膜诱导碳酸钙和碱式碳酸锌晶体的生长研究

贾秀玲  
【摘要】: 近几年,生物体系中的矿化过程越来越受到人们的重视。对有序单分子膜诱导矿物晶体的生长过程的研究成为一个热门课题。为了研究有机-无机界面作用,调控模板诱导晶体的成核和生长,需要一个简单的界面模型。在这个思想指导下,铺展在空气-液体界面上巧妙设计的两亲分子的Langmuir单层膜和LB膜提供了一个二维模板可模拟生物体内有机基质的表面,晶体优先在单分子膜和溶液界面上成核。单分子膜诱导矿物晶体的生长不同于在体相溶液中晶体的生长。一般认为晶体的成核取向是由有机/无机界面上的特殊结构信息决定的,如静电势相互作用、晶格几何匹配、立体化学匹配、氢键作用等。单分子膜可作为生物膜模型的主要优点是膜组成和界面状态可随意控制。 在我们的研究工作中,我们采用LB技术,以山嵛酸和蛋白质为成膜物质,研究了在有序单分子膜的作用下,碳酸钙和碱式碳酸锌晶体的生长,并对实验结果进行了分析。 我们的工作包括以下几个方面: (1)牛血清白蛋白LB单分子膜诱导方解石晶体的生长研究:我们利用LB技术,制备了牛血清白蛋白单层膜,以更加接近生物体系矿化的方法研究了牛血清白蛋白(BSA)LB膜对碳酸钙晶体取向生长、形貌和晶型的控制作用。结果表明在牛血清白蛋白单分子LB膜诱导作用下,形成形状规则、边缘清晰的多层盘状方解石晶体,且沿(104)晶面取向生长。这说明牛血清白蛋白(BSA) LB膜对碳酸钙的形貌、生长取向性有很好的调控作用。 (2)BSA Langmuir单分子膜诱导类蜂巢状氧化锌薄膜的生长研究: 我们利用牛血清白蛋白(BSA)Langmuir单分子膜作为模板,分别研究了在不同表面压、不同浓度和不同生长时间对碱式碳酸锌结晶的影响。结果表明:表面压15 mN/m,碳酸氢锌浓度范围0.3-0.5 g/L,结晶时间2h左右,是形成类蜂巢状多孔薄膜的合适条件。同时,样品在400℃马弗炉中退火后,完全转化为纤锌矿结构的氧化锌薄膜,形貌基本不变。我们认为牛血清白蛋白的存在是形成类蜂巢状薄膜的主要原因。 (3)利用山嵛酸Langmuir膜诱导碱式碳酸锌晶体的生长研究: 利用山嵛酸(BA)Langmuir单层膜作为模板,在位诱导、合成了碱式碳酸锌薄膜,与上一章的实验结果比较,发现山嵛酸并不象牛血清白蛋白那样能诱导出致密均匀的类蜂巢状薄膜,我们推测成膜材料(BSA)的头基与金属离子的作用以及自身的结构变化在膜诱导结晶过程中起着非常重要的作用。


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