生物体本身是典型的胶体系统,凝胶作为其中的扩散和支持介质,可以提供较稳定的生长环境,适于难溶物质晶体的生长。通过对人和动物体内的结石观察发现,结石是一层一层周期状的结构。图1.1为我们所选择的尿石样品的扫描电镜图象。从图a可以看出尿石截面上具有环状结构,进一步放大可观察到分形结构(如图b)。近来的研究结果表明,沉淀离子在肾脏内的分布是沿着肾皮质、髓质、乳头逐渐增加的,说明结石的析出并不是均匀的,这就符合凝胶中周期性沉淀的规律,表明结石是按照周期性沉淀的方式形成的,此现象称Liesegang环现象。仿生矿化的研究为进一步深入了解生物矿化的机理及合成高级复合材料提供了新的方法。1.1.2Liesegang图案的发现图1.1尿石的层状结构图Liesegang图案是1896年德国化学家、摄影师RaphaelE.Liesegang发现并以其名字命名的周期性沉淀现象。Liesegang本人当时做这样的实验:在一玻璃片上先涂敷明胶层,凝胶中含有重铬酸钾稀溶液。然后,将硝酸银晶体放在明胶界面上,过一段时间后,会有何种现象发生呢?在明胶层上会出现了一系列的环状图形,它们就是重铬酸银组成的环绕晶体的同心环。其它体系,如生成的碘化铅沉淀体系,在一定条件下也可以形成类似的同心环,如图1.2所示。当这种沉淀反应在试管中发生时,就会形成如图1.3所示与扩散前沿平行的一系列的沉淀带。这一偶然发现,立刻引起了很多的科学工作者的关注和浓厚兴趣。他们发现,许多沉淀反应在合适的条件下,均可形成上面类似的图案【18J。后来将这一现象称为LiesegangRing或Liesegang现象【l圳。图1.2Pbl2沉淀形成的环结构图1.3PbI。形成的平行沉淀带后来发现Liesegang现象实质上是生物矿化的一种,在自然界及人体中广泛存在,如玛瑙石上的纹理结构、孔雀石(碱式碳酸铜)上的清晰环线、病人囊腺中的环状结石等。
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