A quasi-time-resolved CryoTEM study of the nucleation of CaCO3 under langmuir monolayers

Journal of the American Chemical Society

Volumn 130, Issue 12, 2008, Pages 4034-4040

  Pichon, Benoît P ^a   Bomans, Paul H H ^a,b   Frederik, Peter M ^a,b   Sommerdijk, Nico A J M ^a  

^a EINDHOVEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

^b MAASTRICHT UNIVERSITY   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOMINERALIZATION; GROWTH KINETICS; MACROMOLECULES; NUCLEATION; SELF ASSEMBLED MONOLAYERS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

AMORPHOUS CALCIUM CARBONATE (ACC); LANGMUIR MONOLAYERS; QUASI-TIME-RESOLVED TECHNIQUE;

CALCIUM COMPOUNDS;

AMMONIA; CALCIUM CARBONATE; CALCIUM CHLORIDE; CARBON DIOXIDE; ETHANE; ETHYLENE OXIDE; SURFACTANT;

ARTICLE; BIOMINERALIZATION; CRYOELECTRON MICROSCOPY; CRYSTALLIZATION; CRYSTALLOGRAPHY; DIFFUSION; ELECTRON BEAM; ELECTRON DIFFRACTION; LANGMUIR BLODGETT FILM; PARTICLE SIZE; REACTION TIME; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

CALCIUM CARBONATE; CRYOELECTRON MICROSCOPY; MEMBRANES, ARTIFICIAL; MICROSCOPY, ELECTRON, TRANSMISSION; MOLECULAR STRUCTURE; PARTICLE SIZE; SURFACE PROPERTIES; SURFACE-ACTIVE AGENTS; TEMPERATURE; TIME FACTORS; VALINE;

EID: 41149084478     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja710416h     Document Type: Article

References (70)

1. (a) Addadi, L.; Werner, S. Angew. Chem., Int. Ed. 1992, 31, 153-169.
2. (b) Meldrum, F. C. Int. Mater. Rev. 2003, 187-224.
3. (c) Mann, S. Biomineralization: Principles and Concepts in Bioinorganic Materials Chemistry; Oxford University Press: New York, 2001.
4. Nudelman, F.; Chen, H. H.; Goldberg, H. A.; Weiner, S.; Addadi, L. Faraday Discuss. 2007, 136, 9-25.
5. Addadi, L.; Weiner, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 4110-4114.
6. (a) Lam, R. S. K.; Charnock, J. M.; Lennie, A.; Meldrum, F. C. CrystEngComm 2007, 9, 1226-1236.
7. (b) Pokroy, B.; Zolotoyabko, E.; Amir, N. Biomacromolecules 2006, 7, 550-556.
8. Addadi, L.; Moradian, J.; Shay, E.; Maroudas, N. G.; Weiner, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 2732-2736.
9. Donners, J. J. J. M.; Nolte, R. J. M.; Sommerdijk, N. A. J. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9700-9701.
10. (a) Mann, S.; Heywood, B. R.; Rajam, S.; Birchall, J. D. Nature 1988, 334, 692-695.
11. (b) Mann, S.; Heywood, B. R.; Rajam, S.; Walker, J. B. A.; Davey, R. J.; Birchall, J. D. Adv. Mater. 1990, 2, 257-261.
12. (c) Rajam, S.; Heywood, B. R.; Walker, J. B. A.; Mann, S.; Davey, R. J.; Birchall, J. D. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1991, 87, 727-734.
13. (d) Heywood, B. R.; Mann, S. Chem. Mater. 1994, 6, 311-318.
14. (e) Didymus, J. M.; Mann, S.; Benton, W. J.; Collins, I. R. Langmuir 1995, 11, 3130-3136.
15. (f) Champ, S.; Dickinson, J. A.; Fallon, P. S.; Heywood, B. R.; Mascal, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 2716-2719.
16. (g) Buijnsters, P. J. J. A.; Donners, J. J. J. M.; Hill, S. J.; Heywood, B. R.; Nolte, R. J. M.; Zwanenburg, B.; Sommerdijk, N. A. J. M. Langmuir 2001, 17, 3623-3628.
17. (h) DiMasi, E.; Patel, V. M.; Sivakumar, M.; Olszta, M. J.; Yang, Y. P.; Gower, L. B. Langmuir 2002, 18, 8902-8909.
18. (a) Cavalli, S.; Popescu, D. C.; Tellers, E. E.; Vos, M. R. J.; Pichon, B. P.; Overhand, M.; Rapaport, H.; Sommerdijk, N. A. J. M.; Kros, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 739-744.
19. (b) Popescu, D. C.; Smulders, M. M. J.; Pichon, B. P.; Chebotareva, N.; Kwak, S.-Y.; van Asselen, O. L. J.; Sijbesma, R. P.; DiMasi, E.; Sommerdijk, N. A. J. M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14058-14067.
20. (c) Pichon, B. P.; Cantin, S.; Smulders, M. M. J.; Vos, M. R. J.; Cheboraterova, N.; Popescu, D. C.; van Asselen, O.; Perrot, F.; Sijbesma, R.; Sommerdijk, N. A. J. M. Langmuir 2007, 23, 12655-16662.
21. DiMasi, E.; Kwak, S.-Y.; Pichon, B. P.; Sommerdijk, N. A. J. M. CrystEngComm 2007, 9, 1192-1204.
22. (a) Volkmer, D.; Fricke, M.; Agena, C.; Mattay, J. CrystEngComm 2002, 4, 288-295.
23. (b) Volkmer, D.; Fricke, M.; Huber, T.; Sewald, N. Chem. Commun. 2004, 16, 1872-1873.
24. (c) Volkmer, D.; Fricke, M.; Agena, C.; Mattay, J. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2249-2259.
25. Ahn, D. J.; Berman, A.; Charych, D. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12455-12461.
26. Berman, A.; Ahn, D. J.; Lio, A.; Salmeron, M.; Reichert, A.; Charych, D. Science 1995, 269, 515-518.
27. Archibald, D. D.; Quadri, S. B.; Gaber, B. P. Langmuir 1996, 12, 538-546.
28. Aizenberg, J.; Black, A. J.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4500-4509.
29. Travaille, A. M.; Donners, J. J. J. M.; Gerritsen, J. W.; Sommerdijk, N. A. J. M.; Nolte, R. J. M.; van Kempen, H. Adv. Mater. 2002, 14, 492-495.
30. (a) Wurm, D. B.; Brittain, S. T.; Kim, Y.-T. J. Mater. Sci. Lett. 1996, 15, 1285-1287.
31. (b) Küther, J.; Nelles, G.; Seshadri, R.; Schaub, M.; Butt, H.-J.; Tremel, W. Chem. - Eur. J. 1998, 4, 1834-1842.
32. (c) Küther, J.; Seshadri, R.; Tremel, W. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 3044-3047.
33. (d) Aizenberg, J.; Black, A. J.; Whitesides, G. M. Nature 1998, 394, 868-871.
34. (e) Aizenberg, J.; Black, A. J.; Whitesides, G. M. Nature 1999, 398, 495-498.
35. Lahiri, J.; Xu, G.; Dabbs, D. M.; Yao, N.; Aksay, I. A.; Groves, J. T. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5449-5450.
36. Sommerdijk, N. A. J. M.; van Leeuwen, E. N. M.; Vos, M. R. J.; Jansen, J. A. CrystEngComm 2007, 9, 1209-1214.
37. This point is raised in Tracy, S. L.; Williams, D. A.; Jennings, H. M. J. Cryst. Growth 1998, 193, 382-388.
38. Rieger, J.; Thieme, J.; Schmidt, C. Langmuir 2000, 16, 8300-8305.
39. Bolze, J.; Peng, B.; Dingenouts, N.; Panine, P.; Narayanan, T.; Ballauff, M. Langmuir 2002, 18, 8364-8369.
40. DiMasi, E.; Olszta, M. J.; Patel, V. M.; Gower, L. B. CrystEngComm 2003, 5, 346-350.
41. (a) Brecevic, A. L.; Nielsen, A. A. J. Cryst. Growth 1989, 98, 504-510.
42. (b) Aizenberg, J.; Lambert, G.; Addadi, L.; Weiner, S. Adv. Mater. 1996, 8, 222-226.
43. (c) Beniash, E.; Aizenberg, J.; Addadi, L.; Weiner, S. Proc. R. Soc. London, Ser. B 1997, 264, 461-465.
44. (d) Beniash, E.; Addadi, L.; Weiner, S. J. Struct. Biol. 1999, 125, 50-62.
45. (e) Politi, Y.; Mahamid, J.; Goldberg, H.; Weiner, S.; Addadi, L. CrystEngComm 2007, 9, 1171-1177.
46. (a) Lee, J. R. I.; Han, Y.-J.; Willey, T. M.; Wang, D.; Meulenberg, R. W.; Nilsson, J.; Dove, P. M.; Terminello, L. J.; van Buuren, T.; De Yoreo, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10370-10381.
47. (b) Han, T. Y.-J.; Aizenberg, J. Chem. Mater. 2008, 20, 1064-1068.
48. (a) Frederik, P. M.; Sommerdijk, N. A. J. M. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2005, 10, 245-249.
49. (b) Goldraich, M.; Talmon, Y. Amphiphilic Block Copolym. 2000, 253-280.
50. (a) Majewski, J.; Margulis, L.; Jacquemain, D.; Leveiller, F.; Bohm, C.; Arad, T.; Talmon, Y.; Lahav, M.; Leiserowitz, L. Science 1993, 261, 899-902.
51. Vos, M. R. J.; Bomans, P. H. H.; de Haas, F.; Frederik, P. M.; Jansen, J. A.; Nolte, R. J. M.; Sommerdijk, N. A. J. M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11894-118945.
52. (a) Regev, O. Langmuir 1996, 12, 4940-4944.
53. (b) Sun, Q.; Rooyman, P. J.; Grossmann, J. G.; Bomans, P. H. H.; Frederik, P. M.; Magusin, P. C. M. M.; Beelen, Th. P. M.; van Santen, R. A.; Sommerdijk, N. A. J. M. Adv. Mater. 2003, 15, 1097-1100.
54. (c) Pevzner, S.; Regev, O.; Lind, A.; Lindén, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 652-653.
55. For other examples of self-organized bisurea surfactant systems, see also: (a) Chebotareva, N.; Bomans, P. H. H.; Frederik, P. M.; Sommerdijk, N. A. J. M.; Sijbesma, R. P. Chem. Commun. 2005, 4967-4969.
56. (b) Vos, M. R. J.; Etxebarria, J. G.; Llanes Pallas, A.; Breurken, M.; van Asselen, O. L. J.; Bomans, P. H. H.; Frederik, P. M.; Nolte, R. J. M.; Sommerdijk, N. A. J. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16768-16769.
57. (c) Moreau, J. J. E.; Pichon, B. P.; Bied, C.; Man, M. W. C. J. Mater. Chem. 2005, 15, 3929-3936.
58. Dubochet, J.; Adrian, M.; Chang, J.-J.; Homo, J.-C.; Lépault, J.; McDowall, A. W.; Schultz, P. Q. Rev. Biophys. 1988, 21, 129-288.
59. Politi, Y.; Levi-Kalisman, Y.; Raz, S.; Wilt, F.; Addadi, L.; Weiner, S.; Sagi, I. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1289-1298.
60. Kitano, Y.; Park, K.; Hood, D. W. J. Geophys. Res. 1963, 67, 4873-4874.
61. Politi, Y.; Arad, T.; Klein, E.; Weiner, S.; Addadi, L. Science 2004, 306, 1161-1164.
62. Loste, E.; Park, R. J.; Warren, J.; Meldrum, F. Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 1211-1220.
63. Aizenberg, J.; Muller, D. A.; Grazul, J. L.; Hamann, D. R. Science 2003, 299, 1205.
64. Loste, E.; Díaz-Martí, E.; Zarbakhsh, A.; Meldrum, F. C. Langmuir 2003, 19, 2830-2837.
65. Poly(ethylene oxide) chains have no significant effect on the formation of calcium carbonate. See: Colfen, H.; Qi, L. Chem. - Eur. J. 2001, 7, 106-116.
66. (a) Ostwald, W. Z. Phys. Chem. 1879, 22, 289.
67. (b) Söhnel, O.; Garside, J. Precipitation; Butterworth-Heinemann: Oxford, 1992 and references therein.
68. (a) Rieger, J. Tenside, Surfactants, Deterg. 2002, 39, 221-225.
69. (b) Rieger, J.; Frechen, T.; Cox, G.; Heckmann, W.; Schmidt, C.; Thieme, J. Faraday Discuss. 2007, 136, 265-277.
70. 2.