Bottom-up self-assembly of amorphous core-shell-shell nanoparticles and biomimetic crystal forms in inorganic silica-carbonate systems

Chemistry of Materials

Volumn 25, Issue 9, 2013, Pages 1842-1851

  Eiblmeier, Josef ^a   Kellermeier, Matthias ^b   Deng, Mao ^c   Kienle, Lorenz ^c   García Ruiz, Juan Manuel ^d   Kunz, Werner ^a  

^a UNIVERSITY OF REGENSBURG   (Germany)

^b UNIVERSITY OF KONSTANZ   (Germany)

^c UNIVERSITY OF KIEL   (Germany)

^d LABORATORIO DE ESTUDIOS CRISTALOGRÁFICOS   (Spain)

Author keywords

amorphous precursor phases; barium carbonate; biomimetic self assembly; biomorphs; core shell nanoparticles; layer by layer mineralization; silica

Indexed keywords

AMORPHOUS PRECURSORS; BARIUM CARBONATE; BIOMORPHS; CORE-SHELL NANOPARTICLES; LAYER-BY-LAYERS;

AGGLOMERATION; ALKALINITY; BIOMIMETICS; BIOMINERALIZATION; CALCIUM CARBONATE; CARBONATION; DESIGN; MINERALOGY; NANOPARTICLES; NANORODS; OLIGOMERS; SELF ASSEMBLY; SHELLS (STRUCTURES); SILICATES; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

SILICA;

EID: 84877772665     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm4003959     Document Type: Article

References (82)

1. Lowenstam, H. A.; Weiner, S. On Biomineralization; Oxford University Press: New York, 1989.
2. Addadi, L.; Weiner, S. Angew. Chem., Int. Ed. 1992, 31, 153
3. Song, R. Q.; Cölfen, H. Cryst. Eng. Comm. 2011, 13, 1249
4. Mann, S. Biomineralization: Principles and Concepts in Bioinorganic Chemistry; Oxford University Press: Oxford, 2001.
5. Li, D.; Nielsen, M. H.; Lee, J. R. I.; Frandsen, C.; Banfield, J. F.; De Yoreo, J. J. Science 2012, 336, 1014
6. Penn, R. L.; Banfield, R. L. Science 1998, 281, 969
7. Van Driessche, A. E. S.; Benning, L. G.; Rodriguez-Blanco, J. D.; Ossorio, M.; Bots, P.; Garcia-Ruiz, J. M. Science 2012, 336, 69
8. Cölfen, H.; Antonietti, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 5576
9. Niederberger, M.; Cölfen, H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3271
10. Mann, S. Nat. Mater. 2009, 8, 781
11. Yu, S. H.; Cölfen, H.; Antonietti, M. J. Phys. Chem B 2003, 107, 7396
12. Cölfen, H.; Qi, L. Chem.-Eur. J. 2001, 7, 106
13. Yu, S. H.; Cölfen, H.; Tauer, K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2005, 4, 51
14. Wang, T.; Xu, A. W.; Cölfen, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 4451
15. Killian, C. E.; Metzler, R. A.; Gong, Y. U. T.; Olson, I. C.; Aizenberg, J.; Politi, Y.; Wilt, F. H.; Scholl, A.; Young, A.; Doran, A.; Kunz, M.; Tamura, N.; Coppersmith, S. N.; Gilbert, P. U. P. A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18404
16. Ma, Y.; Weiner, S.; Addadi, L. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2693
17. Politi, Y.; Arad, T.; Klein, E.; Weiner, S.; Addadi, L. Science 2004, 306, 1161
18. Tao, J.; Zhou, D.; Zhang, Z.; Xu, X.; Tang, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 22096
19. Raz, S.; Hamilton, P. C.; Wilt, F. H.; Weiner, S.; Addadi, L. Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 480
20. Politi, Y.; Batchelor, D. R.; Zaslansky, P.; Chmelka, B. F.; Weaver, J. C.; Sagi, I.; Weiner, S.; Addadi, L. Chem. Mater. 2010, 22, 161
21. Tester, C. C.; Brock, R. E.; Wu, C. H.; Krejci, M. R.; Weigand, S.; Joester, D. Cryst. Eng. Comm. 2011, 13, 3975
22. Beniash, E.; Addadi, L.; Weiner, S. J. Struct. Biol. 1999, 125, 50
23. Donners, J. J. J. M.; Heywood, B. R.; Meijer, E. W.; Nolte, R. J. M.; Sommerdijk, N. Chem.-Eur. J. 2002, 8, 2561
24. Guillemet, B.; Faatz, B.; Gröhn, F.; Wegner, G.; Ganou, Y. Langmuir 2006, 22, 1875
25. Rieger, J.; Hädicke, E.; Rau, I. U.; Boeckh, D. Tenside Surf. Det. 1997, 34, 430
26. Rieger, J.; Frechen, T.; Cox, G.; Heckmann, W.; Schmidt, C.; Thieme, J. Faraday Discuss. 2007, 136, 265
27. Xu, A. W.; Yu, Q.; Dong, W. F.; Antonietti, M.; Cölfen, H. Adv. Funct. Mater. 2005, 17, 2217
28. Sawada, K. Pure Appl. Chem. 1997, 69, 921
29. Liu, Y.; Cui, Y.; Guo, R. Langmuir 2012, 28, 6097
30. Basset, D. C.; Marelli, B.; Nazhat, S. N.; Barralet, J. E. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 3460
31. Ihli, J.; Kim, Y. Y.; Noel, E. H.; Meldrum, F. C. Adv. Funct. Mater. 2012, 23, 1575-1585
32. Gower, L. B.; Odom, D. J. J. Cryst. Growth 2000, 210, 719
33. Wolf, S. E.; Leiterer, J.; Pipich, V.; Barrea, R.; Emmerling, F.; Tremel, W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12642
34. Xu, X. R.; Cai, A. H.; Liu, R.; Pan, H. H.; Tang, R. K.; Cho, K. W. J. Cryst. Growth 2008, 310, 3779
35. Kellermeier, M.; Melero-Garcia, E.; Glaab, F.; Klein, R.; Drechsler, M.; Rachel, R.; Garcia-Ruiz, J. M.; Kunz, W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17859
36. Kellermeier, M.; Melero-Garcia, E.; Kunz, W.; Garcia-Ruiz, J. M. J. Colloid Interface Sci. 2012, 380, 1
37. Gal, A.; Hirsch, A.; Siegel, S.; Li, C.; Aichmayer, B.; Politi, Y.; Fratzl, P.; Weiner, S.; Addadi, L. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 10262
38. Gal, A.; Weiner, S.; Addadi, L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13208
39. Voinescu, A. E.; Kellermeier, M.; Carnerup, A. M.; Larsson, A. K.; Touraud, D.; Hyde, S. T.; Kunz, W. J. Cryst. Growth 2007, 306, 152
40. Bittarello, E.; Aquilano, D. Eur. J. Mineral. 2007, 19, 345
41. Bittarello, E.; Massaro, F. R.; Aquilano, D. J. Cryst. Growth 2009, 312, 402
42. Eiblmeier, J.; Kellermeier, M.; Rengstl, D.; Garcia-Ruiz, J. M.; Kunz, W. Cryst. Eng. Comm. 2013, 15, 43
43. Garcia-Ruiz, J. M. J. Cryst. Growth 1985, 73, 251
44. Garcia-Ruiz, J. M.; Carnerup, A.; Christy, A. G.; Welham, N. J.; Hyde, S. T. Astrobiology 2002, 2, 353
45. Garcia-Ruiz, J. M.; Melero-Garcia, E.; Hyde, S. T. Science 2009, 323, 362
46. Garcia-Ruiz, J. M.; Amoros, J. L. J. Cryst. Growth 1981, 55, 379
47. Garcia-Ruiz, J. M.; Hyde, S. T.; Carnerup, A. M.; Christy, A. G.; Van Kranendonk, M. J.; Welham, N. J. Science 2003, 302, 1194
48. Kellermeier, M.; Melero-Garcia, E.; Glaab, F.; Eiblmeier, J.; Kienle, L.; Rachel, R.; Kunz, W.; Garcia-Ruiz, J. M. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 2272
49. Kellermeier, M.; Glaab, F.; Carnerup, A. M.; Drechsler, M.; Gossler, B.; Hyde, S. T.; Kunz, W. J. Cryst. Growth 2009, 311, 2530
50. Kellermeier, M.; Cölfen, H.; Garcia-Ruiz, J. M. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 32, 5123
51. Kellermeier, M.; Eiblmeier, J.; Melero-Garcia, E.; Pretzl, M.; Fery, A.; Kunz, W. Cryst. Growth Des. 2012, 12, 3647
52. Hyde, S. T.; Carnerup, A. M.; Larsson, A. K.; Christy, A. G.; Garcia-Ruiz, J. M. Physica A 2004, 339, 24
53. Hyde, S. T.; Garcia-Ruiz, J. M. Actual. Chim. 2004, 275, 4
54. Terada, T.; Yamabi, S.; Imai, H. J. Cryst. Growth 2003, 253, 435
55. Kunz, W.; Kellermeier, M. Science 2009, 323, 344
56. Voinescu, A. E.; Kellermeier, M.; Bartel, B.; Carnerup, A. M.; Larsson, A. K.; Touraud, D.; Kunz, W.; Kienle, L.; Pfitzner, A.; Hyde, S. T. Cryst. Growth Des. 2008, 8, 1515
57. Imai, H.; Terada, T.; Yamabi, S. Chem. Commun. 2003, 484
58. Simon, P.; Rosseeva, E.; Buder, J.; Carrillo-Cabrera, W.; Kniep, R. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3596
59. Busch, S.; Dolhaine, H.; DuChesne, A.; Heinz, S.; Hochrein, O.; Laeri, F.; Podebrad, O.; Vietze, U.; Weiland, T.; Kniep, R. Eur. J. Inorg. Chem. 1999, 1643
60. Busch, S.; Schwarz, U.; Kniep, R. Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 189
61. Martinez, J. R.; Ruiz, F.; Vorobiev, Y. V.; Pérez-Robles, F.; Gonzáles-Hernández, J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7511
62. Pasierb, P.; Komornicki, S.; Rokita, M.; Rekas, M. J. Mol. Struct. 2001, 596, 151
63. Zhu, J. H.; Yu, S. H.; Xu, A. W.; Cölfen, H. Chem. Commun. 2009, 1106
64. Iler, R. K. The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties, and Biochemistry; John Wiley & Sons: New York, 1979.
65. Garcia-Ruiz, J. M. Geology 1998, 26, 843
66. Svensson, L.; Öhman, L. O. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1986, 82, 3635
67. Sjöberg, S. J. Non-Cryst. Solids 1996, 196, 51
68. Kellermeier, M.; Gebauer, D.; Melero-Garcia, E.; Drechsler, M.; Talmon, Y.; Kienle, L.; Cölfen, H.; Garcia-Ruiz, J. M.; Kunz, W. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 4301
69. Iler, R. K. J. Colloid Interface Sci. 1975, 53, 476
70. Dove, P. M.; Nix, C. J. Geochim. Cosmochim. Acta 1997, 61, 3329
71. Marshall, W. L.; Warakomski, J. M. Geochim. Cosmochim. Acta 1980, 44, 915
72. Haase, N. R.; Shian, S.; Sandhage, K. H.; Kröger, N. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 4243
73. Chernov, A. A. Modern Crystallography III: Crystal Growth; Springer: Berlin, 1984.
74. Kim, K. T.; Meeuwissen, S. A.; Nolte, R. J. M.; Van Hest, J. C. M. Nanoscale 2010, 2, 844
75. Weiner, S.; Mahamid, J.; Politi, Y.; Ma, Y.; Addadi, L. Front. Mater. Sci. Chin. 2009, 2, 104
76. Ehrlich, H.; Simon, P.; Carrillo-Cabrera, W.; Bazhenov, V. V.; Bottig, J. P.; Ilan, M.; Erekovsky, A. V.; Muricy, G.; Woch, H.; Mensch, A.; Born, R.; Springer, A.; Kummer, K.; Vyalikh, D. V.; Molodtsov, S. L.; Kurek, D.; Kammer, M.; Paasch, S.; Brunner, E. Chem. Mater. 2010, 22, 1462
77. Ehrlich, H.; Brunner, E.; Simon, P.; Bazhenov, V. V.; Botting, J. P; Tabachnick, K. R.; Springer, A.; Kummer, K.; Vyalikh, D. V.; Molodtsov, S. L.; Kurek, D.; Kammer, M.; Born, R.; Kovalev, A.; Gorb, S. N.; Koutsoukos, P. G.; Summers, A. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 3473
78. Barite-Based Minerals In. Biological Materials of Marine Origin; Ehrlich, H., Ed.; Springer Verlag: Amsterdam, 2010; p 594.
79. Politi, Y.; Metzler, R. A.; Abrecht, M.; Gilbert, B.; Wilt, F. H.; Sagi, I.; Addadi, L.; Weiner, S.; Gilbert, P. U. P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 17362
80. Mahamid, J.; Aichmayer, B.; Shimoni, E.; Ziblat, R.; Li, C.; Siegel, S.; Paris, O.; Fratzl, P.; Weiner, S.; Addadi, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 14, 6316
81. Gong, Y. U. T.; Kilian, C. E.; Olson, I. C.; Appathurai, N. P.; Amasino, A. L.; Martin, C. M.; Holt, L. J.; Wilt, F. H.; Gilbert, P. U. P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 6088
82. Kellermeier, M.; Melero-García, E.; Kunz, W.; García-Ruiz, J. M. Adv. Chem. Phys. 2012, 151, 277