文 献 综 述

1.前言

生物矿化（biomineralization）是指在生物体内有机基质和生物分子的调控下，形成具有多级结构和特殊功能矿物的过程^[1]。自然界中存在形形色色的生物矿物，如脊椎动物的骨豁、牙齿，软体动物的外壳以及磁性细菌中的纳米晶体等。生物矿化的产物就称为生物矿物（biomineral），即在生物矿化过程中形成具有特定取向和高级结构的有机－无机复合物^[2]。这些复合物在尺寸、形貌、结构等方面与人工合成材料大为不同，如具有良好的断裂初性，极高的强度和优异的减震、光学性能等^[3]。目前为止，生物体中大概有70余种矿物，这些生物矿物基本可以分成两大类：钙化生物矿物和非钙化生物矿物。钙化生物矿物主要由碳酸盐和隣酸盐构成。碳酸是软体动物外壳的主要无机成分，主要包括方解石和文石^[4]。磷酸钙则是脊椎动物骨豁和牙齿的主要成分，由轻基磷灰石（HAP）构成。

2.经典成核理论 （CNT）

2.1过饱和度

晶体形成的第一步是成核，而成核的必要条件是在过饱和溶液中。因为在溶液环境中小晶核的形成需要克服一定的能金，因而需要提供的一定的驱动力，而过饱和度则是驱动力中的关键因素。由于生物矿物通常为微溶盐或者不溶盐，因此过饱和度（S）可以用晶格的离子积常数（IP）和溶度积常数（可以表示为：

=- （2-4）

当溶液中发生结晶时，物质ｉ的化学势可表示为^[6-7]：

 （2-5）

是物质i的活度；是物质i在标准状态下()的化学势；是玻尔兹曼常数；T是绝对温度。因此热力学驱动力可以进一步表示为：