478.62
+0.08
550.51
-1.2
8.1
+0.01
+23
Погода в Ереване
Рус
Зубы морских ежей могут стать прототипом для создания сверхпрочных наноматериалов - ученые
16:01
31 Марта 2009

Разгадка механизма превращения морскими ежами аморфного карбоната кальция в один из самых твердых и прочных природных материалов - кальцит - может в будущем открыть новую область развития наноматериалов для самых разных областей технологии, уверены авторы исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Наиболее прочный природный материал, образующий зубы, кости, а также раковины моллюсков и острые кромки зубов морских ежей, уже давно привлекает повышенное внимание ученых как один из самых ярких примеров природного нанотехнологического процесса сборки объемного материала из мельчайших частиц.

Группа ученых из Израиля, Германии и Франции под руководством Пупы Джилберт (Pupa Gilbert), физика из университета Висконсин-Мэдисон в США, сумела впервые описать процесс, в результате которого морские ежи преобразуют аморфный материал - карбонат кальция, известный всем как накипь в чайниках, - в кристаллический материал кальцит. Исследователи полагают, что этот процесс может отражать суть самых разнообразных примеров биологической минерализации.

"Если бы мы смогли искусственно воссоздать этот процесс, он бы мгновенно нашел применение во многих сферах технологий, так как он отражает природный подход к сборке наноматериалов что называется "снизу вверх" - из элементарных строительных блоков , - считает Джилберт, слова которой приводит пресс-служба университета Висконсин-Мэдисон.

В своей работе ученые наблюдали за ростом так называемых спикул - очень острых скелетных игл, образующих скелет животных, пока те находятся в начальной стадии развития и располагающихся впоследствии на режущей кромке зубов морских ежей. Для этого авторы статьи использовали инновационный тип микроскопии, основу которого составляет мягкое рентгеновское излучение, получаемое с помощью особого типа ускорителей элементарных частиц - синхротронов.

Спикулы, как и зубы и кости всех животных и человека, являются гибридным биологическим минералом, состоящим из органических молекул и минеральных компонентов, которые животные синтезируют из наиболее доступных химических элементов, содержащихся в воде - кальция, кислорода и углерода. В течение 48 часов своего роста спикулы становятся полностью монокристаллическими и бездефектными образованиями, имеющими треугольную форму, напоминающую форму логотипа Mercedes-Benz.

Твердость спикул, образующих кончики зубов морского ежа, такова, что позволяет ежам без труда вгрызаться в грунт, состоящий из такого же минерала кальцита.

"Чтобы достичь такой необычной морфологии и функциональности спикул, организмы сперва наращивают аморфный скелет будущей кости или зуба, а затем каким-то образом запускают процесс цепной кристаллизации, в ходе которого атомы выстраиваются в кристаллическую решетку с особой ориентацией", - говорит Джилберт.

Именно этот процесс перехода из аморфного состояния в кристаллическое и интересовал ученых, следивших за развитием двух-трехдневных личинок морских ежей с помощью нескольких методов микроскопии. Оказалось, что спикулы зарождаются в скоплениях специализированных клеток, где организм откладывает первый микрокристалл кальцита специфической ромбоэдрической геометрии, из которого происходит дальнейший рост всей спикулы.

На гранях этого кристалла под углом 120 градусов друг ко другу происходит наращивание новых ветвей кристалла, однако в форме аморфного карбоната кальция. Так аморфный материал формирует всю спикулу, и только после этого запускается процесс цепной кристаллизации в кальцит.

"Кристаллизация спикулы происходит по цепочке и по своему характеру напоминает распространение молнии в воздухе во время грозы", - отмечает Джилберт.

Авторы исследования надеются, что новые фундаментальные знания о процессах биологической минерализации кальцита окажутся в будущем полезными при создании новых сверхпрочных и легких материалов. -0-

Loading...
Материалы по теме
Другие материалы раздела
19:01
20 Июля 2017
Супермодель Наталья Водянова присоединилась к команде PicsArt
Супермодель и филантроп Наталья Водянова присоединилась к команде PicsArt, крупнейшего в мире фоторедактора и сообщества креативных людей, станет директором достижений и войдет в Консультативный совет PicsArt
17:12
20 Июля 2017
Подведены итоги первых курсов "Азбука Интернета" для жителей села Амасия и города Алаверди
Завершились первые компьютерные курсы "Азбука Интернета" для жителей среднего возраста и старше 50 лет села Амасия и города Алаверди, сообщает пресс-служба компании "Ростелеком"
15:06
20 Июля 2017
Армения присоединится к соглашению о спасении космонавтов и сможет запустить собственный спутник
Правительство Армении на своем заседании в четверг одобрило присоединение страны сразу к трем соглашениям, которые связаны с космосом
10:06
19 Июля 2017
Ученые назвали "диету викингов" самой эффективной для здоровья головного мозга
Ученые из Каролинского института (Швеция) показали, что наиболее эффективной диетой для сохранения здоровья головного мозга человека является "диета викингов"
13:56
18 Июля 2017
Гематологический центр в Ереване будет применять новые методы выявления и лечения болезней
Гематологический центр им. профессора Йоляна и Центр медицинской генетики и первичного сохранения здоровья Армении подписали во вторник меморандум о сотрудничестве
15:49
14 Июля 2017
Премьер-министр Армении представил девять направлений развития ИТ-сферы страны
Премьер-министр Армении Карен Карапетян представил в пятницу девять основных направлений развития сферы информационных технологий в стране, на которые правительство будет ставить акцент в ближайшей перспективе
11:52
14 Июля 2017
Microsoft представила приложение для слепых или слабовидящих людей (ВИДЕО)
Компания Microsoft представила приложение Seeing AI, которое призвано помочь слепым или слабовидящим людям в повседневной жизни
14:16
12 Июля 2017
Американские госструктуры ограничены в использовании продукции "Лаборатории Касперского"
Администрация президента США Дональда Трампа исключила во вторник "Лабораторию Касперского" из двух списков поставщиков, чья продукция может закупаться для использования государственными структурами
20:08
09 Июля 2017
Ученые нашли революционный способ борьбы с раком
Два соответствующих исследования опубликованы в журнале Nature
12:02
08 Июля 2017
Армянские учителя и студенты получат стипендию для обучения в Иране
Министр образования и науки Армении Левон Мкртчян и министр науки, исследований и технологий Исламской республики Иран Мухаммад Фархади подписали накануне меморандум о сотрудничестве в сфере образования
11:22
07 Июля 2017
Армения стала новым этапом в развитии здравоохранения во Франции – посол
Международная научная конференция "Французские дни здравоохранения" стартовала в пятницу в Ереване
13:18
01 Июля 2017
Ученые нашли причину экстремальных ливней по всей планете
Для исключения неопределенности специалисты обратились к данным многолетних метеорологических наблюдений