journal article·2007-04-01

Artificial Nacre by Alternating Preparation of Layer-by-Layer Polymer Films and CaCO3Strata

Hao Wei, Ning Ma, Feng Shi, Zhiqiang Wang, Xi Zhang

Chemistry of Materials· Volume 19· Issue 8
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Abstract

In this paper, we described the fabrication of hybrid nanocomposite by bottom-up alternating preparation of organic and inorganic layers, toward the mimicking biomineralization process of natural nacre. The organic layers are layer-by-layer (LBL) polymer thin films of diazo-resins (DAR) and poly(acrylic acid) (PAA), with reactive DAR for cross-linking the thin films and PAA for providing a surface for facilitating the biomineralization. The inorganic layers are CaCO 3 strata, which were prepared via the CO 2 diffusion method. Scanning electron microscopy observations show that the nanocomposite fabricated in this way has the alternate organic−inorganic multilayered structure, similar to the natural nacre's brick-and-mortar structure. The thicknesses of CaCO 3 strata can be controlled by selecting the diffusion time of CO 2 . Moreover, the thickness and content of organic matrixes may be adjusted by controlling the layer number of LBL polymer thin films. TGA analysis reveals that the content of organic composite is about 6.9%, which is close to the content of organic matrix in the natural nacre. This study represents an efficient and controllable way for fabrication of artificial nacre.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Calcium Carbonate Crystallization and Inhibition · Bone Tissue Engineering Materials · Cephalopods and Marine Biology

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Key Lab of Organic Optoelectronics and Molecular Engineering, Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing 100084, P.R. China

References (77)

Show source-provided references
1. Li X. · Nanotechnology · 2004 · 15 · 21110.1088/0957-4484/15/1/038 ↗
2. Rubner M. · Nature · 2003 · 423 · 92510.1038/423925a ↗
3. Kamat S. · Nature · 2000 · 405 · 103610.1038/35016535 ↗
5. Smith B. L. · Nature · 1999 · 399 · 76110.1038/21607 ↗
6. Currey J. D. · Proc. R. Soc. London B · 1977 · 196 · 44310.1098/rspb.1977.0050 ↗
7. Aksay I. A. · Science · 1996 · 273 · 89210.1126/science.273.5277.892 ↗
8. Sellinger A. · Nature · 1998 · 394 · 25610.1038/28354 ↗
9. Jackson A. · Proc. R. Soc. London B · 1988 · 234 · 41510.1098/rspb.1988.0056 ↗
10. Lowenstam H. A. · 198910.1093/oso/9780195049770.001.0001 ↗
11. Addadi L. · Chem. Eur. J. · 2006 · 12 · 98010.1002/chem.200500980 ↗
12. Weiner S. · Science · 1975 · 190 · 98710.1126/science.1188379 ↗
13. Weiner S. · Philos. Trans. R. Soc. London Ser. B · 1984 · 304 · 421
14. Küther J. · Chem. Eur. J. · 1998 · 4 · 183410.1002/(SICI)1521-3765(19980904)4:9<1834::AID-CHEM1834>3.0.CO;2-6 ↗
15. Xu G. · J. Am. Chem. Soc. · 1998 · 120 · 1197710.1021/ja9819108 ↗
16. Sugawara A. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2003 · 42 · 529910.1002/anie.200351541 ↗
17. Lu C. · Langmuir · 2004 · 20 · 737810.1021/la048655r ↗
18. Xu X. · Langmuir · 2005 · 21 · 480110.1021/la047069v ↗
19. Serizawa T. · J. Cryst. Growth · 2006 · 292 · 6710.1016/j.jcrysgro.2006.03.052 ↗
20. Falini G. · Science · 1996 · 271 · 6710.1126/science.271.5245.67 ↗
21. Falini G. · Chem. Eur. J. · 1997 · 3 · 180710.1002/chem.19970031113 ↗
22. Levi Y. · Chem. Eur. J. · 1998 · 4 · 38910.1002/(SICI)1521-3765(19980310)4:3<389::AID-CHEM389>3.0.CO;2-X ↗
23. DeOliveira D. B. · J. Am. Chem. Soc. · 1997 · 119 · 1062710.1021/ja972270w ↗
24. Cölfen H. · Chem. Eur. J. · 2001 · 7 · 10610.1002/1521-3765(20010105)7:1<106::AID-CHEM106>3.0.CO;2-D ↗
25. Didymus J. M. · J. Chem. Soc., Faraday Trans. · 1993 · 89 · 289110.1039/ft9938902891 ↗
26. Sellinger A. · J. Nature · 1998 · 394 · 25610.1038/28354 ↗
27. Yang H. · Nature · 1996 · 379 · 70310.1038/379703a0 ↗
28. Keller S. · J. Am. Chem. Soc. · 1994 · 116 · 881710.1021/ja00098a055 ↗
29. Kato T. · Adv. Mater. · 2000 · 12 · 154310.1002/1521-4095(200010)12:20<1543::AID-ADMA1543>3.0.CO;2-P ↗
30. Tang Z. · Nat. Mater. · 2003 · 2 · 41310.1038/nmat906 ↗
31. Decher G. · Science · 1997 · 277 · 123210.1126/science.277.5330.1232 ↗
32. Zhang X. · Adv. Mater. · 1999 · 11 · 113910.1002/(SICI)1521-4095(199909)11:13<1139::AID-ADMA1139>3.0.CO;2-7 ↗
33. 10.1039/b6155910.1039/b61559 ↗
34. Zhang X. · J. Chem. Soc., Chem. Commun. · 1994 · 105510.1039/c39940001055 ↗
35. Saremi F. · Adv. Mater. · 1998 · 10 · 38810.1002/(SICI)1521-4095(199803)10:5<389::AID-ADMA388>3.0.CO;2-9 ↗
36. Tedeschi C. · J. Am. Chem. Soc. · 2000 · 122 · 584110.1021/ja994029i ↗
37. Advincula R. C. · Chem. Mater. · 2001 · 13 · 287010.1021/cm0101172 ↗
38. Kleinfeld E. R. · Science · 1994 · 265 · 37010.1126/science.265.5170.370 ↗
39. Caruso R. A. · Chem. Mater. · 2001 · 13 · 40010.1021/cm001175a ↗
40. Arys X. · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 185910.1021/ja0283807 ↗
41. Sun J. Q. · Chem. Commun. · 1998 · 185310.1039/a804623i ↗
42. Quinn J. F. · Langmuir · 2004 · 20 · 2010.1021/la0360310 ↗
43. Quinn J. F. · Macromolecules · 2005 · 38 · 341410.1021/ma047414n ↗
44. Gao M. Y. · J. Chem. Soc., Chem. Commun. · 1994 · 277710.1039/c39940002777 ↗
45. Schmitt J. · Adv. Mater. · 1997 · 9 · 6110.1002/adma.19970090114 ↗
46. Kong W. · Macromol. Rapid Commun. · 1994 · 15 · 40510.1002/marc.1994.030150503 ↗
47. Lvov Y. · J. Am. Chem. Soc. · 1998 · 120 · 407310.1021/ja9737984 ↗
48. Picart C. · Langmuir · 2001 · 17 · 741410.1021/la010848g ↗
49. Serizawa T. · Macromolecules · 2002 · 35 · 865610.1021/ma012153s ↗
50. Yu A. · Chem. Mater. · 2005 · 17 · 17110.1021/cm048659h ↗
51. Emoto K. · Langmuir · 2000 · 16 · 573810.1021/la9914514 ↗
52. Katagiri K. · Langmuir · 2002 · 18 · 670910.1021/la025772i ↗
53. Michel M. · Langmuir · 2004 · 20 · 483510.1021/la049736q ↗
54. Ma N. · Chem. Mater. · 2005 · 17 · 506510.1021/cm051221c ↗
55. Wang L. Y. · Macromol. Rapid Commun. · 1997 · 18 · 50910.1002/marc.1997.030180609 ↗
56. Stockton W. B. · Macromolecules · 1997 · 30 · 271710.1021/ma9700486 ↗
57. Xiong H. M. · Adv. Mater. · 1998 · 10 · 52910.1002/(SICI)1521-4095(199805)10:7<529::AID-ADMA529>3.0.CO;2-E ↗
58. Kohli P. · J. Langmuir · 2000 · 16 · 851810.1021/la000627v ↗
59. Shimazaki Y. · Langmuir · 1997 · 13 · 138510.1021/la9609579 ↗
60. Zhang F. · Langmuir · 2005 · 21 · 338910.1021/la048741r ↗
61. Kotov N. A. · J. Phys. Chem. · 1995 · 99 · 1306510.1021/j100035a005 ↗
62. Cassagneau T. · Langmuir · 2000 · 16 · 24110.1021/la990776h ↗
63. Schuetz P. · Adv. Funct. Mater. · 2003 · 13 · 92910.1002/adfm.200304483 ↗
64. Yang Y. · J. Phys. Chem. B · 2005 · 109 · 486510.1021/jp045854a ↗
65. Han J. T. · J. Phys. Chem. B · 2005 · 109 · 2077310.1021/jp052691x ↗
66. Crespo-Biel O. · Chem. Mater. · 2006 · 18 · 254510.1021/cm052796c ↗
67. Joly S. · Langmuir · 2000 · 16 · 135410.1021/la991089t ↗
68. Wang T. C. · Langmuir · 2002 · 18 · 337010.1021/la015725a ↗
69. Addadi L. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 1987 · 84 · 273210.1073/pnas.84.9.2732 ↗
70. Tai C. Y. · AlChE J. · 1998 · 44 · 179010.1002/aic.690440810 ↗
71. Xu X. · Chem. Mater. · 2004 · 16 · 174010.1021/cm035183d ↗
72. Hansma P. K. · J. Musculoskelet. Neuronal. Interact. · 2005 · 5 · 313
73. Wei H. · J. Cryst. Growth · 2003 · 250 · 51610.1016/S0022-0248(02)02484-3 ↗
74. Kitano Y. · J. Geophys. Res. · 1962 · 67 · 487310.1029/JZ067i012p04873 ↗
75. Lochhead M. J. · Phys. Chem. B · 1997 · 101 · 1082110.1021/jp972283w ↗
76. Wei H. · J. Cryst. Growth · 2005 · 279 · 43910.1016/j.jcrysgro.2005.02.064 ↗
77. Calvert P. · Nature · 1997 · 386 · 12710.1038/386127a0 ↗