纳米磁铁矿链的仿生合成及其生物矿化意义  

Biomimetic Formation of Nanomagnetite Chain:Implication for Magnetosome Mineralization

作　　者：曲晓飞[1] 姚奇志[2] 周根陶[1] 

机构地区：[1]中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥230026 [2]中国科学技术大学化学与材料科学学院,合肥230026

出　　处：《高校地质学报》2011年第1期66-75,共10页Geological Journal of China Universities

基　　金：国家重点基础研究发展计划资助项目(2011CB808800);国家自然科学基金(40872037);中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KZCX2-YW-QN501);高等学校博士学科点专项科研基金

摘　　要：本文在不使用任何蛋白质或生物分子的情况下,以四方针铁矿和二价铁离子为铁源仿生合成磁铁矿纳米颗粒。实验结果表明,在弱碱性条件下,合成的磁铁矿颗粒为35nm左右的近似立方体,而且这些颗粒能够自发的定向排列,形成类似趋磁细菌体内的磁小体链状结构。作者认为,由于磁铁矿晶体存在着固有的磁偶极,晶体之间的磁偶极作用力驱动着磁铁矿颗粒自发组装成定向排列的链状结构。这就揭示了在趋磁细菌体内磁小体的矿化及组装链形成过程中,除了生物蛋白影响外,磁小体颗粒之间的磁偶极吸引作用也可能是一个重要因素。生物蛋白和晶体化学因素可能在趋磁细菌体内生物矿化过程中协同起作用。Oriented chains of magnetite（Fe 3 O4）nanoparticles,similar to the magnetosome chains in magnetotactic bacteria（MTB）, have been synthesized by using akaganeite（β-FeOOH）and ferrous ions as iron species through a biomimetic method without protein or biomolecule.A detailed study by means of XRD,Micro-Raman spectrometer,TEM,SEM and HRTEM shows that the oriented chain is self-assembled by roughly cuboidal magnetite crystals,and these cuboidal nanoparticles are connected,face to face,with{100}or{111}facets.Based on the intrinsic dipolar structure,a magnetic dipole-dipole interaction mechanism is proposed for formation of magnetite chains.Our results suggest that in magnetotactic bacteria,except for the biologic factors,the dipolar interaction among magnetosomes may be a potential candidate for the organization of magnetosomes into the chains.It appears that biological and crystallochemical factors cooperate in the magnetosome mineralization in magnetotactic bacteria.

关 键 词：磁铁矿 磁小体 趋磁细菌 生物矿化 

分 类 号：P579[天文地球—矿物学]