中国科技大学Science发表重要研究成果

【字体: 时间:2016年08月19日 来源:生物通

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  珍珠层不仅色泽亮丽而且具备优良的材料学性能,在生物矿化、仿生材料等领域备受关注。天然珍珠层是经年累月形成的,而人工合成珍珠层只需要几个星期。不过,由于珍珠层结构复杂,其人工合成一直比较困难。现在,中国科技大学的研究团队在这方面取得了突破性进展。

  

生物通报道:珍珠层也称为珍珠母,是存在于软体动物贝壳内层和珍珠上的有光泽物质。珍珠层不仅色泽亮丽而且具备优良的材料学性能,在生物矿化、仿生材料等领域备受关注。天然珍珠层是经年累月形成的,而人工合成珍珠层只需要几个星期。不过,由于珍珠层结构复杂,其人工合成一直比较困难。

现在,中国科技大学的研究团队在这方面取得了突破性进展。他们模拟珍珠层形成的天然过程,合成了与天然产物非常相近的人工珍珠层(nacre)。这项重要的研究成果于八月十八日发表在Science杂志上,文章通讯作者是中国科学技术大学的俞书宏(Shu-Hong Yu)教授。

现有的珍珠层合成法涉及复杂的步骤和较高的温度,大大限制了可以使用的材料类型。在自然界中,珍珠层形成需要一种作为支架的有机基质。在这种基质上文石板片通过矿化作用彼此交叠,其中填充少量的有机质。

研究人员设计出了类似的基质,并用一个系统向基质稳定泵出矿物质和添加剂。在这个系统中,碳酸钙从一个碳酸氢钙池缓缓析出逐渐遍布基质。与现有合成方法相比,这种系统可以生成更均匀更天然的珍珠层。

随后,研究人员分析了自己合成的终产物。研究显示,人工珍珠层的密度稍逊于天然珍珠层,文石板片稍大一点,因此人工珍珠层可能稍微易裂一些。但除此之外,合成材料的机械性能与天然珍珠层非常相似。研究人员认为,这种人工矿化方法可以延伸到其他领域,生产其他具有独特性质的仿生材料。

2016年4月7日,Nature在线发表了北京航空航天大学陈华伟教授、张德远教授和江雷研究员等的合作研究成果。他们通过研究翼状猪笼草(学名:Nepenthes alata)揭示了生物体表面结构无动力液膜搬运现象的原理,为机械表面/界面的仿生设计与生物制造奠定了理论与技术基础。(更多详细信息参见:北京航空航天大学发布Nature新文章

每朵玫瑰皆有刺——但种植在瑞典一家实验室中的玫瑰还有晶体管及电极。来自瑞典林雪平大学的研究人员通过整合植物相容性电子材料构建出了一些仿生玫瑰花。其中一种改造玫瑰茎中贯穿着简单的数字电路,另一种玫瑰在施加电压时叶子会改变颜色。他们希望为生物学家提供一些记录或调控植物生理学的工具。(更多详细信息参见:Nature、Science关注:与众不同的玫瑰花

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作者简介:

俞书宏,安徽庐江人,1967年8月生。中国科学技术大学教授,博士生导师,教育部“****奖励计划”长江特聘教授(2006年-)、国家杰出青年基金获得者(2003年-)、中国科学院“引进国外杰出人才”(2002年)、中央七部委“新世纪百千万人才工程”国家级人选(2006-)、国家重大科学研究计划项目首席科学家(2010-)。1988年7月获合肥工业大学无机专业学士学位,1991年5月获上海化学工业研究院硕士学位, 1998年10月获中国科学技术大学化学系无机化学专业博士学位,1999年—2001年获在日本东京工业大学材料与结构实验室从事博士后研究,2001年—2002年获德国洪堡基金会(AvH)资助(任洪堡外国科学家研究员),在德国马普学会胶体与界面研究所工作。2002年入选中国科学院“引进国外杰出人才”,在中国科学技术大学任教,博士生导师。现任中国科学技术大学化学系教授,合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)责任研究员,国家同步辐射实验室首批特聘研究员,中科院合肥物质科学研究院特聘研究员,上海交通大学客座教授,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所客座研究员。

担任中国科学技术大学化学与材料科学学院副院长、合肥微尺度物质科学国家实验室纳米材料与化学研究部主任、国家重点学科无机化学博士点负责人、国家重大科学研究计划项目首席科学家、国际溶剂热-水热联合会(ISHA)国际理事会秘书长和理事会执委、国家自然科学基金委第十三和第十四届化学科学部专家评审组成员、第二十八届中国化学会理事、安徽省化学会理事长、中国化学会纳米化学专业委员会副主任、中国化学会无机化学学科委员会委员、中国科学院-德国马普学会伙伴小组组长、中国科学技术大学第九届学术委员会委员、中国科学院合肥物质科学研究院学术委员会委员、中国科学院强磁场科学中心实验装置用户委员会委员、安徽省纳米材料与技术重点实验室第二届学术委员会副主任、安徽省纳米材料及应用工程技术研究中心第一届工程技术委员会委员等。担任国际期刊CrystEngComm副主编(2011-2013), Materials Research Bulletin副编辑(2010-),担任国际期刊Accounts of Chemical Research (2014-), Chemical Science (2010-), Chemistry of Materials (2014-), Materials Horizons (2013-), Nano Research (2010-), CrystEngComm (2010-), Part. Part. Syst. Charact. (2013-)等国际顾问编委、执行编委或编委,担任《科学通报》(特邀编辑)、《无机化学学报》、《中国化学》、《化学通报》、《Chinese Chemical Letters》等期刊编委等,曾担任Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., ChemCatChem, J. Mater. Chem. A, CrystEngComm, 等专刊的客座编辑。

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:Synthetic nacre by predesigned matrix-directed mineralization

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