ELFT HÍRADÓ

[Attila Nagy <nagy.attila AT wigner.hu>]

     SZFI Szeminárium


       Gránásy László

(Wigner FK SZFI)


     /*Gyöngyház-képződés fázismező modellezése puhatestűek esetén*/

_Gránásy László^1,2 _, Rátkai László^1 , Pusztai Tamás^1

^1 Wigner Fizikai Kutatóközpont, Budapest
^2 Brunel University, Uxbridge, U.K.

*Abstract:*

A biomineralizáció során (a biológiai kristályosodás egy fajtája) 
hierarchikusan szervezett szerves-szervetlen kompozitok jönnek létre, 
melyek gyakran meglepően jó mechanikai tulajdonságokat mutatnak. Ilyenek 
pl. egyes puhatestűek által létrehozott héjak, melyek valamely 
kalcium-karbonát polimorfból (általában aragonit) és kitin alapú szerves 
összetevőből épülnek fel. A meglepő tulajdonságaik titka, hogy az 
anyagtudományban megszokottnál sokkal összetettebb mikroszerkezettel 
rendelkeznek [1-3]. Képződésük mikéntje sok tekintetben alig ismert. 
Minthogy a fizika és kémia törvényei biológiai kristályosodás során is 
érvényben maradnak, felvetődik a gondolat, hogy a számítógépes 
anyagtudomány eszköztárát felhasználva visszafejtsük, miképpen lehet 
létrehozni olyan magasan szervezett struktúrákat, mint amelyek 
biomineralizáció során jönnek létre [4]. Alapvető probléma, hogy az élő 
szervezetet nem vagyunk képesek modellezni. Csak abban reménykedhetünk, 
hogy alkalmas határfeltételen keresztül nagyjából jól vesszük figyelembe 
a hatását. Mindenesetre a biológusok egy része úgy véli, hogy 
mikrobiológiai beavatkozás nélkül nem állíthatók elő a biomineralizáció 
során kialakuló bonyolult szerkezetek, míg más részük szerint csak 
közvetve, a kiválást biztosító folyadék összetételét manipulálva 
szabályozza a kristályosodás folyamatát az élőlény.

Mindezeket előrebocsátva kísérletet teszünk arra, hogy a puhatestűek 
héjának belső fényes, irizáló rétegének, a gyöngyháznak (1. ábra) 
természetben megfigyelt gazdag változatosságú növekedési morfológiáját 
az anyagtudományban sikeresent alkalmazott fázismező elmélet [5] 
segítségével reprodukáljuk, ami egyben receptet adhat arra is, hogy 
miképp lehet mesterséges úton hasonlóan szervezett anyagokat létrehozni.

Screenshot_1

*/1. ábra: /*/Csigaház (Haliotis rufescens) belső oszlopos 
gyöngyházszerkezete az elektronmikroszkópban (balra) és a fázismező 
modellben (középen és jobbra)./

*Irodalom: *

[1] V. Schoeppler, *L. Gránásy*, E. Reich, N. Poulsen, R. de Kloe, P. 
Cook, A. Rack, T Pusztai, I. Zlotnikov: /Biomineralization as a Paradigm 
of Directional Solidification: A Physical Model for Mol-luscan Shell 
Ultrastructural Morphogenesis./ Adv. Mater. *30*, art. no. 1803855 (2018).

[2] V. Schoeppler, R. Lemanis, E. Reich, T. Pusztai, *L. Gránásy*, I. 
Zlotnikov: /Crystal growth kinetics as an architectural constraint on 
the evolution of molluscan shells./ PNAS (Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A.) 
*114*, 20388-20397 (2019).

[3] C.-Y. Sun, *L. Gránásy*, C.A. Stifler, T. Zaquin, R.V. Chopdekar, N. 
Tamura, J.C. Weaver, J. Zhang, S. Goffredo, G. Falini, M.A. Marcus, T. 
Pusztai, V. Schoeppler, T. Mass, P.U.P.A. Gilbert: Crystal nucleation 
and growth of spherulites demonstrated by coral skeletons and 
phase-field simulations. Acta Biomater. 120, 277-292 (2021).

[4] *L. Gránásy*, L. Rátkai, G. I. Tóth, P.U.P.A. Gilbert, I. Zlotnikov, 
T. Pusztai: /Phase-field modeling of biomineralization in mollusks and 
corals: Microstructure vs. formation mechanism./ JACS Au *1*, 1014-1033 
(2021).

[5] *L. Gránásy*, L. Rátkai, A. Szállás, B. Korbuly, G.I. Tóth, L. 
Környei, T. Pusztai: Phase-field modeling of polycrystalline 
solidification: From needle crystals to spherulites – a review. Metall. 
Mater. Trans. A 45, 1694-1719 (2014).


Join Zoom Meeting
https://wigner-hu.zoom.us/j/81462821797?pwd=WTFSQ0tYb0M0bFBRUktsMHN0TWg5dz09
Meeting ID: 814 6282 1797
Passcode: 168794


     2023. március 14. kedd, 10.00


       Wigner FK SZFI, 1. ép. 1. em. nagy előadóterem


Az előadás nyelve: magyar


Minden érdeklődőt szívesen látunk!

Nagy Attila
szfi-seminar AT wigner.hu
begin:vcard
fn:Attila Nagy
n:Nagy;Attila
org:Wigner Research Centre for Physics;Applied and Nonlinear Optics
adr:;;Konkoly Thege M. u. 29-33.;Budapest;;H-1121;Hungary
email;internet:nagy.attila AT wigner.hu
title:researcher
tel;work:+36 1 392 2222 / 1327
tel;fax:+36 1 392 2590
tel;cell:+36 30 581 5522
note;quoted-printable:Attila Nagy, Ph.D.=0D=0A=
	research group leader=0D=0A=
	Laser Applications and Optical Measurement Techniques=0D=0A=
	_____________________________________________________=0D=0A=
	Wigner Research Centre for Physics=0D=0A=
	Institute for Solid State Physics and Optics=0D=0A=
	https://wigner.hu/=0D=0A=
	Tel.: +36 1 392 2222 / 1327
url:https://wigner.hu/
version:2.1
end:vcard