生物碳酸钙致密液相的形成、化学演变和凝固

生物碳酸钙致密液相的形成、化学演变和凝固

金属碳酸盐在近地表矿物记录中无处不在，是生物矿化的主要产物，也是捕捉人为二氧化碳排放的重要目标。然而，由于无序前体（如致密液相（DLP））的参与，碳酸盐矿化的路径通常与经典预测不同，但人们对 DLP 的形成或凝固过程知之甚少。

研究背景

金属碳酸盐在近地表矿物记录中无处不在，是生物矿化的主要产物，也是捕捉人为二氧化碳排放的重要目标。然而，由于无序前体（如致密液相（DLP））的参与，碳酸盐矿化的路径通常与经典预测不同，但人们对 DLP 的形成或凝固过程知之甚少。

研究方法与发现

利用原位方法，我们报告了一种高度水合的重碳酸盐 DLP 通过液-液相分离形成，并转化为中空的水合无定形 CaCO3 颗粒。酸性蛋白质和聚合物可延长 DLP 的寿命，同时保持路径和化学性质不变。

分子模拟表明，DLP 是通过溶解的 Ca²+⋅(HCO3-)2 复合物直接凝结形成的，这些复合物在封闭的 DLP 液滴中因邻近效应而发生反应。

研究意义

我们的研究结果深入揭示了通过液-液相分离介导的 CaCO3 成核过程，提高了直接碳酸盐矿化的能力，并阐明了一种经常被提出的复杂的生物矿化途径。

本研究采用原位和计算方法，深入探讨了碳酸钙致密液相的性质及其向生物矿化过程中常见的无定形相的转变。

来源期刊介绍

Nature Materials 是一本跨学科的月刊期刊，致力于汇集材料科学与工程领域的前沿研究。它涵盖了材料合成/加工、结构/组成、性质和性能等应用和基础方面的研究。该期刊认识到材料研究对物理学、化学和生物学等传统学科的影响日益增强。

此外，Nature Materials 为材料科学家提供了一个交流平台，促进跨学科合作。它采取综合平衡的方法对待所有领域的材料研究，鼓励不同学科科学家之间的思想交流。

Nature Materials 是学术界和工业界从事材料发现和开发的科学家的宝贵资源，提供具有重大意义和高质量的论文，旨在影响未来社会的发展。