纳米尺度下的生物矿物和生物矿化_基于介晶的视角_李涵

纳米尺度下的生物矿物和生物矿化_基于介晶的视角_李涵第４３卷第５期地球科学ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅＶｏｌ．４３Ｎｏ．５２０１８年５月ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅａｒｔｈ－ｓｃｉｅｎｃｅ．ｎｅｔＭａｙ２０１８ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．３７９９／ｄｑｋｘ．２０１８．４０２基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目（Ｎｏ．２０１４ＣＢ８４６００３）；国家自然科学基金项目（Ｎｏｓ．４１３７２０５３，４１５７２０２６，４１６７２０３４）；中央高校基本科研业务费专项资金．作者简介：李涵（１９８７－），男，博士后，主要从事生物矿物学和环境矿物学研究．ＯＲＣＩＤ：００００－０００３－２１１４－４３６４．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｈａｎ２１１＠ｍａｉｌ．ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ＊通讯作者：周根陶，Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｔｚｈｏｕ＠ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ引用格式：李涵，姚奇志，周根陶，２０１８．纳米尺度下的生物矿物和生物矿化：基于介晶的视角．地球科学，４３（５）：１４２５－１４３８．纳米尺度下的生物矿物和生物矿化：基于介晶的视角李涵１，２，姚奇志３，周根陶１，２＊１．中国科学院壳幔物质与环境重点实验室，安徽合肥２３００２６２．中国科学技术大学地球和空间科学学院，安徽合肥２３００２６３．中国科学技术大学化学与材料科学学院，安徽合肥２３００２６摘要：纳米地质学的兴起和发展，促使地质工作者从纳米尺度重新认识固体地球物质，将对地球科学的各个领域产生广泛而深刻的影响．作为纳米地质学的重要分支，纳米矿物学也将走出传统矿物学只把矿物看成理想晶体点阵的局限，从纳米尺度深入探究矿物包括生物矿物在内的矿物结构与性质，突破口之一是介晶．介晶是一种特殊的结晶纳米结构，近年来得到了物理学家和化学家尤其是材料化学家越来越多的关注．介晶是非经典结晶过程产物，以纳米颗粒为基本构筑单元，具备纳米颗粒的性质和宏观尺寸．现已发现，许多生物矿物如脊椎动物骨骼和牙齿、贝壳珍珠层、蛋壳、海胆骨针、有孔虫和珊瑚等都具有介晶结构．因此，从纳米尺度和介晶角度重新理解生物矿化，有助于揭示生物矿物中纳米多级结构的成因机制，拓展纳米矿物学的科学内涵．首先介绍生物矿化和生物矿物的基本概念，之后对介晶的概念和结构特征进行阐述，最后介绍生物矿物中的介晶结构及介晶形成的典型机制，涉及有机基质辅助、物理场驱动、矿物桥或有机桥连接、空间限域、取向附集和晶面选择