通过仿生结晶技术制备弯曲的硫酸锶晶体

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Engineering Curved Strontium Sulfate Crystals through Biomimetic Crystallization

生物仿生结晶机理与纳米结构调控研究：通过多尺度显微技术和振动光谱学揭示了聚谷氨酸诱导硫酸锶（SrSO?）结晶过程中纳米级有机-无机复合结构的形成机制，发现有机分子沿晶格螺旋分布形成环状纳米簇，并伴随中心对称应变场，为复杂陶瓷自组装合成提供了新范式。

　　

生长中的晶体与带电聚电解质之间的纳米级分子相互作用对于理解层状有机-无机超结构的自组装至关重要。目前对地球碱性硫酸盐生物矿物的了解还非常有限。然而，深入理解这种生物启发式的结晶过程对于开发用于复杂陶瓷自下而上合成的一般性描述方法至关重要。本研究利用多尺度显微镜和振动光谱技术，研究了在聚（α-谷氨酸）存在下硫酸锶（SrSO₄）的结晶过程。通过扫描电子显微镜观察，我们发现了具有颗粒状表面纹理的甜甜圈形状的球粒。生物分子的掺入导致同步辐射X射线粉末衍射、广角X射线散射和拉曼光谱中出现了明显的峰宽化现象，这与纳米级晶畴的大小及显著的晶格应变相吻合。广角X射线散射的纹理特征以及透射电子显微镜中观察到的纳米级晶畴进一步支持了这种材料具有介观晶体结构的观点。基于Z-对比度扫描透射电子显微镜（STEM）成像结果，发现插层有机物以细长的纳米簇形式存在。衍射平面从晶体中心向外辐射，表明存在中心对称的应变场。利用原子探针断层扫描技术对材料的三维结构进行了分析，发现有机掺杂物呈螺旋状分布。这种方法展示了有机-无机模板如何引导复杂生物形态晶体的形成。圆形的硫酸锶晶体在光电子学领域具有潜在的应用价值，例如可作为红外-可见光转换材料或弯曲波导。