Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tính chất cơ học của bio-nanocomposite Nacre: Mô hình đa quy mô và thí nghiệm trên Nacre từ Abalone đỏ
Tóm tắt
Nacre, lớp sáng bóng bên trong của vỏ động vật thân mềm, là một bio-nanocomposite với khoáng vật aragonite là thành phần chính và 2-5% chất hữu cơ chủ yếu ở dạng protein. Các nghiên cứu mô hình đa quy mô và thực nghiệm của chúng tôi tiết lộ rằng vi cấu trúc và tỷ lệ phần trăm nhỏ của chất hữu cơ là những tham số chính giúp giải thích tính dẻo dai cực kỳ của nacre. Chúng tôi báo cáo rằng sự hiện diện của các lớp chồng chéo trong nacre có vai trò quan trọng trong việc cải thiện các tính chất cơ học. Nghiên cứu mô phỏng phân tử được thực hiện để hiểu hành vi của bề mặt giao diện aragonite-chất hữu cơ. Hành vi cơ học của chất hữu cơ và vô cơ khi có mặt lẫn nhau được mô tả bằng các mô phỏng động lực học phân tử. Điều này cung cấp một số hiểu biết về cơ chế biến dạng của protein hiện diện giữa các lớp aragonite. Kết quả nanoindentation của chúng tôi chỉ ra rằng mô đun đàn hồi và độ cứng của nacre giảm khi nó tiếp xúc với nhiệt độ phá hủy đối với protein. Những thay đổi trong tương tác hữu cơ-vô cơ đã được mô tả thực nghiệm bằng cách sử dụng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier. Công trình này cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự đóng góp của các yếu tố khác nhau tồn tại ở các quy mô chiều dài khác nhau đối với hành vi cơ học tổng thể của nacre.
Từ khóa
#nacre #bio-nanocomposite #aragonite #protein #cơ học #mô phỏng phân tửTài liệu tham khảo
J. D. Taylor, W. J. Kennedy, and A. Hall, Bulletin of the British Museum (Natural History), Zoology Supplement 3, 125 (1969).
H.K. Erben, Biomineralization, Forschungsberichte 4, 15, (1972).
J.D.Currey, Proceeedins of the Royal Society of London, Series B. 196, 443 (1977).
J. D. Currey, in The Mechanical Properties of Biological Materials, edited by J. F. V. Vincent and J. D. Currey (Cambridge University Press, London, 1980) p. 75.
M. Yasrebi, G. H. Kim, K. E. Gunnison, D. L. Milius, M. Sarikaya and I. A. Aksay, Mat. Res. Soc. Proc. 180, 625, (1990).
M. Sarikaya, K. E. Gunnison, M. Yasrebi, D. L Milius and I. A. Aksay, Mat. Res. Soc. Proc. 174, 109 (1990).
A. P. Jackson, J. F.V. Vincent, and R. M. Yurner , Proc. R. Soc. London, Ser. B 234, 415 (1988).
D. R. Katti and K. S. Katti, Journal of Materials Science, 36, 1411–1471 (2001).
K.S.Katti and D.R.Katti, Computer Methods and Advances in Geomechanics, Desai et al. Balkema, Rotterdam (2001).
D. R. Katti, S. M. Pradhan and K. S. Katti, Rev. Adv. Mater. Sci., 6, 162–168, (2004).
K. S. Katti, D. R. Katti, S. M. Pradhan and A. Bhosle, J. Mater. Res., 20(5), 1097 (2005).
W. Kim, E. Dimasi and J. S. Evans, Crystal Growth and Design, 1–6, (2004).
S. Blank, M. Arnoldi, S. Khoshnavaz, L. Treccani, M. Kuntz, K. Mann, G. Grathwohl and M. Frtiz, Journal of Microscopy, 212, 280–291 (2003).
I. M. Weiss, S. Kaufmann, K. Mann and M Fritz, Biochemical and Biophysical Research Communications, 267, 17–21, (2000).
X. Shen, A. Belcher, P. K. Hansma, G. D. Stucky and D. E. Morse., The Journal of Biological Chemistry, 272(51), 32472–32481 (1997).
B. Zhang, B. A. Wustman, D. Morse and J. S. Evans, Biopolymers, 63, 358–369, (2002).
H. Lu, B. Isralewitz, A. Krammer, V. Vogel and K. Schulten, Biophysical Journal, 75, 662–671, (1998).
I. Kosztin, R. Bruinsma, P. O’lague and K.Schulten, Biophysics, 99, 3575 (2002).
J. P. R. de Villers, American Mineralogist 5, 758–767 (1971).
Insight II; Accelrys Inc., 2000.
B. R Brooks, R. E. Bruccoleri, B. D. Olafson, States, D. S. Swaminathan, M. Karplus, J. Comput. Chem., 4, 187–217 (1983).
R.A. Jackson, CPS:phychem/0107001.