猜测大自然的二氧化硅的秘密

远洋生物化学家希望复制方式构建复杂的硅纳米结构已经开发出有效的新模拟的两个关键的生物分子。

海洋生物如海绵和硅藻硅骨架由集中在海水中发现少量的硅。通过聚合硅酸,Si(哦)₄),成链硅和氧原子交替,硅藻制造复杂的硅exoskeltons,而特殊海绵使“骨针”结构可以达到三米长,而只有10毫米。

科学家们正在试图了解这些生物过程,有额外的目的是模仿大自然的能力从海水温和条件下复杂的硅结构。相比之下,目前的能源密集型工业silica-making过程,并提供了结构控制相对较少。工业硅- ? 14亿工业——用于各种各样的产品,从施工填料牙膏,但是更大的控制材料的纳米结构可能导致一系列新的应用程序,从多孔催化剂药物运载工具的支持。

虽然硅藻和海绵的确切机制使硅结构仍然是只有部分理解,许多生物分子是涉及的过程。卡罗尔佩里诺丁汉特伦特大学、英国、和他的同事们已经合成类似物的分子利用硅藻结构硅外骨骼。同时,类似物的酶海绵用来使他们的骨架已经开发的斯特拉思克莱德大学的詹姆斯·奈史密斯,圣安德鲁斯大学的克里斯托弗·范德机器人瓦力,英国,和他的同事们。

自然的回答

使硅海绵骨针进化700到8亿年前,和模板的生长通过和酶称为silicatein这些峰值。这种酶难以大量生产,说van der机器人瓦力,但是是人类酶结构相关,组织蛋白酶L,这更容易使。研究小组制作了一个混合酶,基于组织蛋白酶L但是合并silicatein的关键特性,并显示它是一种有效的二氧化硅催化剂。betway必威游戏下载大全

硅藻-微观photoplankton出现比海绵后,大约3亿年前,并使用polyamine-based结构使他们的硅壳,包括多肽叫做silafins聚胺sidechains。Polyamine-based分子从silica-forming海绵最近也被隔离。佩里和他的同事们已经表明,一些商用聚酰胺,每一个碳链胺有关,可以执行以及自然结构包含3个碳链。

'如果你要做的东西是有用的在一天结束的时候,我们需要简单的分子,分子便宜,我们可以使用它来模拟自然系统所做的,”佩里说。你不必去这样复杂的结构,如果你理解化学和可以使用它在一个预测方法,使特定的材料。”

过度饱和

克里斯·埃克斯利研究硅藻硅,并说化学家只能使二氧化硅从硅酸超高饱和溶液,并没有复制生物利用低浓度的关键能力。”还没有人能够复制什么一个硅藻-导致欠饱和溶液的硅酸聚合形成二氧化硅。如果我们能够了解欠饱和溶液的硅酸和把它变成二氧化硅,你可以建立一个工厂附近的大海,海水就泵和生产硅。

然而,沃纳米?噢,美因茨大学研究biosilification德国,指出硅酸泵中确定硅藻和海绵,可以积累从水中硅酸过饱和水平,在蛋白质如silicatein和silaffins模板硅增长转化为复杂的纳米结构。M ?会表明,以现在的速度的研究,他可能是人工海水的针状体仅仅两年后。

然而,工业使用可能更远。佩里,恩格尔Vrieling荷兰格罗宁根大学的同意,只会服从廉价且容易获得的化学工业应用,能源成本可能变化的主要驱动力。硅工厂工作非常大量的300000升——包括任何化学添加剂,你需要考虑吨,”他说。在未来,我希望会有一个需要合成二氧化硅,减少能源的使用,因为生物环境条件下形成二氧化硅,我认为仿生方法将使用越来越多。

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