Hình Thành Màng Gốm Mỏng Trên Các Bề Mặt Chức Năng Thông Qua Quy Trình Bắt Chước Sinh Học

American Association for the Advancement of Science (AAAS) - Tập 264 Số 5155 - Trang 48-55 - 1994
Bruce C. Bunker1, Peter C. Rieke1, Barbara J. Tarasevich1, Allison A. Campbell1, G. E. Fryxell1, Gordon L. Graff1, Lin Song1, J. Liu1, Jud W. Virden1, G.L. McVay1
1Battelle, Pacific Northwest Laboratories, Battelle Boulevard, P.O. Box 999, Richland, WA 99352, USA.

Tóm tắt

Các phương pháp chế biến đã được phát triển để sản xuất các màng gốm mỏng thông qua sự lắng đọng từ các dung dịch nước. Các kỹ thuật này dựa trên sự hình thành nhân tinh thể và sự phát triển của chúng trên các bề mặt chức năng hóa. Các phương pháp chức năng hóa bề mặt đã được phát triển bằng cách mô phỏng các sơ đồ được sử dụng bởi các sinh vật để sản xuất các hợp chất gốm phức tạp như răng, xương và vỏ. Các màng polycrystalline chất lượng cao, dày đặc của oxit, hydroxide và sulfide hiện đã được chuẩn bị từ các kỹ thuật tổng hợp "bắt chước sinh học". Các màng gốm có thể được tổng hợp trên nhựa và các vật liệu khác ở nhiệt độ dưới 100°C. Là một quy trình nhiệt độ thấp trong đó nước thay vì dung môi hữu cơ được sử dụng, quá trình tổng hợp này thân thiện với môi trường. Các gốm nano tinh thể có thể được sản xuất, đôi khi với định hướng tinh thể ưa thích. Việc lắng đọng trực tiếp các màng có hoa văn độ phân giải cao cũng đã được chứng minh. Quy trình này rất phù hợp để sản xuất các hợp chất hữu cơ-vô cơ.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

ADDADI, L, GROWTH AND DISSOLUTION OF ORGANIC-CRYSTALS WITH TAILOR-MADE INHIBITORS - IMPLICATIONS IN STEREOCHEMISTRY AND MATERIALS SCIENCE, ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION IN ENGLISH 24: 466 (1985).

ADDADI, L, INTERACTIONS BETWEEN ACIDIC PROTEINS AND CRYSTALS - STEREOCHEMICAL REQUIREMENTS IN BIOMINERALIZATION, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 82: 4110 (1985).

Baes C. F. The Hydrolysis of Cations (1976).

BENTJEN, S.B., THE INTRODUCTION OF ALKYL, ESTER, CARBOXYLATE, AMINO, HYDROXYL, AND PHOSPHATE FUNCTIONAL-GROUPS TO THE SURFACE OF POLYETHYLENE, JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE 44: 965 (1992).

10.1126/science.259.5096.776

10.1126/science.259.5100.1439

Brinker C. J. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing (1990).

Brown, C. M., Disorders of Bone and Mineral Metabolism: 613 (1992).

BROWN, C.M., NUCLEATION OF CALCIUM-OXALATE MONOHYDRATE - USE OF TURBIDITY MEASUREMENTS AND COMPUTER-ASSISTED SIMULATIONS IN CHARACTERIZING EARLY EVENTS IN CRYSTAL-FORMATION, JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH 108: 455 (1991).

CALVERT, P, SYNTHETIC AND BIOLOGICAL COMPOSITES FORMED BY INSITU PRECIPITATION, JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 23: 3801 (1988).

CAMPBELL, A.A., THE NUCLEATION AND GROWTH OF CALCIUM-OXALATE MONOHYDRATE ON SELF-ASSEMBLED MONOLAYERS (SAMS), SCANNING MICROSCOPY 7: 423 (1993).

CAMPBELL A.A. unpublished data.

CHIANG, P.P., A KINETIC APPROACH TO CRYSTALLIZATION FROM IONIC SOLUTION .1. CRYSTAL-GROWTH, JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE 122: 230 (1988).

CHIANG, P.P., A KINETIC APPROACH TO CRYSTALLIZATION FROM IONIC SOLUTION .2. CRYSTAL NUCLEATION, JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE 122: 251 (1988).

DALAS, E, THE CRYSTALLIZATION OF CALCIUM-CARBONATE ON POLYMERIC SUBSTRATES, JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH 89: 287 (1988).

DALAS, E, CRYSTALLIZATION OF SPARINGLY SOLUBLE SALTS ON FUNCTIONALIZED POLYMERS, JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 1: 473 (1991).

DALAS, E, CRYSTALLIZATION OF HYDROXYAPATITE ON POLYMERS, LANGMUIR 7: 1822 (1991).

Frausto da Silva J. J. R. The Biological Chemistry of the Elements: The Inorganic Chemistry of Life (1991).

DAVEY, S.J., NATURE 353: 549 (1992).

EBRAHIMPOUR, A, LANGMUIR 7: 577 (1991).

10.1126/science.1312257

FINK, D. J., MRS BULLETIN 17: 27 (1992).

FRYXELL G.E. unpublished data.

GREENFIELD, E. M., AMERICAN ZOOLOGIST 24: 925 (1984).

GULLIVER, E.A., HYDROLYTIC CONDENSATION OF TIN(IV) ALKOXIDE COMPOUNDS TO FORM PARTICLES WITH WELL-DEFINED MORPHOLOGY, JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY 74: 1091 (1991).

10.1126/science.1546311

HEYWOOD, B.R., AN ULTRASTRUCTURAL-STUDY OF CALCIUM-PHOSPHATE FORMATION IN MULTILAMELLAR LIPOSOME SUSPENSIONS, CALCIFIED TISSUE INTERNATIONAL 41: 192 (1987).

HEYWOOD, B.R., TEMPLATE-DIRECTED INORGANIC CRYSTALLIZATION - ORIENTED NUCLEATION OF BARIUM-SULFATE UNDER LANGMUIR MONOLAYERS OF AN ALIPHATIC LONG-CHAIN PHOSPHONATE, LANGMUIR 8: 1492 (1992).

Israelachvili J. N. Intermolecular and Surface Forces (1991).

LEE, S.L., COOPERATIVITY IN CALCIUM-ION BINDING TO REPETITIVE, CARBOXYLATE-SERYLPHOSPHATE POLYPEPTIDES AND THE RELATIONSHIP OF THIS PROPERTY TO DENTIN MINERALIZATION, INTERNATIONAL JOURNAL OF PEPTIDE AND PROTEIN RESEARCH 16: 231 (1980).

10.1126/science.7008198

MANN, S, FORMATION OF IRON-OXIDES IN UNILAMELLAR VESICLES, JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE 122: 326 (1988).

MANN, S, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 24: 154 (1991).

MANN, S, MOLECULAR RECOGNITION IN BIOMINERALIZATION, NATURE 332: 119 (1988).

MANN, S, PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY OF LONDON SERIES A-MATHEMATICAL PHYSICAL AND ENGINEERING SCIENCES 423: 457 (1989).

10.1126/science.261.5126.1286

MILLER, A, PHILOS T R SOC LON B 304: 409 (1984).

MOHANTY, R, KINETICS OF NUCLEATION FROM AQUEOUS-SOLUTION, AICHE JOURNAL 36: 1536 (1990).

NEWNHAM, R.E., SMART ELECTROCERAMICS, JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY 74: 463 (1991).

POTJE-KAMLOTH, K, BERICHTE DER BUNSEN-GESELLSCHAFT-PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS 96: 1004 (1992).

Rieke, P. C., ACS Symposium Series 499: 61 (1992).

RIEKE, P.C., DEPOSITION OF CADMIUM-SULFIDE FILMS BY DECOMPOSITION OF THIOUREA IN BASIC SOLUTIONS, CHEMISTRY OF MATERIALS 5: 43 (1993).

Rieke, P. C., Langmuir 10: 619 (1994).

Schwertmann U. Iron Oxides in the Laboratory (1991).

SOBON, C.A., PRECIPITATION OF MAGNETIC OXIDES IN POLYMERS, JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE LETTERS 6: 901 (1987).

Song, L., Materials Research Society Symposium Proceedings 414: 35 (1995).

Tarasevich B. J. Chemical Processing of Advanced Materials (1992).

Tarasevich, B. J., Materials Research Society, Symposium Proceedings 174: 51 (1989).

TARASEVICH B.J. unpublished data.

TITILOYE, J. O., JOURNAL OF THE CHEMICAL SOCIETY-CHEMICAL COMMUNICATIONS: 1494 (1991).

Ulman A. An Introduction to Ultrathin Organic Films (1991).

Van der Merwe, J. H., Treatise on Materials Science and Technology: 1 (1973).

WEINER, S, ORGANIZATION OF EXTRACELLULARLY MINERALIZED TISSUES - A COMPARATIVE-STUDY OF BIOLOGICAL CRYSTAL-GROWTH, CRC CRITICAL REVIEWS IN BIOCHEMISTRY 20: 365 (1986).

WEINER, S, SEPARATION OF ACIDIC PROTEINS FROM MINERALIZED TISSUES BY REVERSED-PHASE HIGH-PERFORMANCE LIQUID-CHROMATOGRAPHY, JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY 245: 148 (1982).

10.1126/science.253.5020.637

WHITESIDES, G. M., CHEMTRACTS: ORGANIC CHEMISTRY 1: 171 (1988).

ZHAO, X.K., SIZE QUANTIZATION IN SEMICONDUCTOR PARTICULATE FILMS, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY 95: 3716 (1991).

10.1126/science.257.5067.219

Thông tin
Thông tin xuất bản

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

Tập 264 Số 5155

48-55

Thông tin tác giả