Unravelling the surface structure and reactivity of the calcite (1014) cleavage plane by threedimensional force field spectroscopy

通过三维力场谱揭示方解石(1014)解理面的表面结构和反应性

基本信息

项目摘要

Calcite is the most stable polymorph of calcium carbonate and abundant in the geological environment. Consequently, the surface structure and reactivity of calcite surfaces are of utmost importance for various fields, including biomineralization and scale inhibition. Many of these areas have in common that they are governed by the interaction of certain molecules with the calcite surface.The most stable cleavage plane of calcite, calcite (1014), is known to exhibit distinct deviations from the bulk-truncated structure. While the existence of these deviations is free of doubt, the physical origin remains unresolved so far.In this project, we aim at unravelling the surface structure and reactivity by measuring the three-dimensional force field of the (1014) calcite cleavage plane using high-resolution atomic force microscopy in ultra-high vacuum. Force field spectroscopy allows for mapping the three-dimensional force field acting between the tip of the microscope and the sample surface down to the atomic level. Special emphasis will be on understanding temperaturedependent changes of the surfaces properties in the temperature range from low (30 K) to elevated temperatures (370 K).To investigate the surface reactivity of the calcite cleavage plane with respect to understanding the interaction of amino acids with this surface, we will functionalize the microscope tip with a COOH-moiety. Upon performing three-dimensional force spectroscopy with such a tip, we will gain site-specific information on attraction and repulsion as well as the interaction range felt by the COOH group, mimicking the interaction of amino acids with the calcite cleavage plane.
方解石是碳酸钙最稳定的晶型,在地质环境中含量丰富。因此,方解石表面的结构和反应性对于包括生物矿化和阻垢在内的各个领域都是至关重要的。这些区域有许多共同之处,它们是由某些分子与方解石表面的相互作用所控制的。方解石最稳定的解理面,方解石(1014),已知表现出与整体截断结构的明显偏离。虽然这些偏差的存在是毋庸置疑的,但其物理起源至今仍未解决。在这个项目中,我们的目标是通过在超高真空中使用高分辨率原子力显微镜测量(1014)方解石解理面的三维力场来解开表面结构和反应性。力场光谱学允许将作用于显微镜尖端和样品表面之间的三维力场映射到原子级别。特别强调了解表面性质在低温(30K)到高温(370K)范围内随温度的变化。为了研究方解石解离面的表面反应性,以了解氨基酸与该表面的相互作用,我们将用COOH-部分来功能化显微镜尖端。在用这样的尖端进行三维力光谱后,我们将获得关于吸引和排斥的特定位置信息以及COOH基团感受到的相互作用范围,模拟氨基酸与方解石解理平面的相互作用。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Identifying the absolute orientation of a low-symmetry surface in real space
识别真实空间中低对称性表面的绝对方向
  • DOI:
    10.1103/physrevb.90.195405
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Stefan Kuhn;Markus Kittelmann;Yoshiaki Sugimoto;Masayuki Abe;Angelika Kühnle;Philipp Rahe
  • 通讯作者:
    Philipp Rahe
Discriminating short-range from van der Waals forces using total force data in noncontact atomic force microscopy
使用非接触原子力显微镜中的总力数据区分短程力和范德华力
  • DOI:
    10.1103/physrevb.89.235417
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Stefan Kuhn;Philipp Rahe
  • 通讯作者:
    Philipp Rahe
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professorin Dr. Angelika Kühnle其他文献

Professorin Dr. Angelika Kühnle的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professorin Dr. Angelika Kühnle', 18)}}的其他基金

Adsorption, Diffusion and Structure Formation of Water on Calcite: Fundamental Processes in Wetting of an Omnipresent Mineral Surface
水在方解石上的吸附、扩散和结构形成:无所不在的矿物表面润湿的基本过程
  • 批准号:
    394742005
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Intermolecular Repulsion in Molecular Self-Assembly on Bulk Insulator Surfaces
体绝缘体表面分子自组装中的分子间排斥力
  • 批准号:
    391648454
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Impact of dissolved ions on hydration layers at the solid-liquid interface of carbonates
溶解离子对碳酸盐固液界面水化层的影响
  • 批准号:
    312143056
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Prediction and control of non-equilibrium (meta-)stable morphologies
非平衡(亚)稳定形态的预测和控制
  • 批准号:
    319880407
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
ICMADS (In-situ Chemistry of Molecular Assemblies on Dielectric Surfaces)
ICMADS(介电表面分子组装的原位化学)
  • 批准号:
    208196701
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Employing molecular co-adsorption and switchable molecules for increasing structural complexity in self-assembly on dielectric substrates
采用分子共吸附和可切换分子来增加介电基板上自组装的结构复杂性
  • 批准号:
    5449045
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Independent Junior Research Groups
Hydration Structure on Ice Nucleating Mineral Surfaces
冰核矿物表面的水化结构
  • 批准号:
    528534797
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Inverse Phase Transitions in Two Dimensions
二维逆相变
  • 批准号:
    499448494
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Hydration Structures at Charged Surfaces
带电表面的水合结构
  • 批准号:
    452731703
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

“surface-17”量子纠错码在超导量子电路中的实现
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Space-surface Multi-GNSS机会信号感知植生参数建模与融合方法研究
  • 批准号:
    41974039
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于surface hopping方法探索有机半导体中激子解体机制
  • 批准号:
    LY19A040007
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于强自旋轨道耦合纳米线自旋量子比特的Surface code量子计算实验研究
  • 批准号:
    11574379
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    73.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
全空间中临界Surface Quasi-geostrophic方程的全局吸引子及其分形维数
  • 批准号:
    11426209
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
AdS/CFT对偶的研究
  • 批准号:
    11305131
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
AdS/CFT对偶中的非局域算符
  • 批准号:
    11247231
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    5.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
表面引发聚合反应对材料表面疏水性影响的计算机模拟研究
  • 批准号:
    21104025
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
职业因素致慢性肌肉骨骼损伤模型及防控研究
  • 批准号:
    81172643
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
浸润特性调制的统计热力学研究
  • 批准号:
    21173271
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Examining the Function of a Novel Protein in the Cardiac Junctional Membrane Complex
检查心脏连接膜复合体中新型蛋白质的功能
  • 批准号:
    10749672
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Developmental mechanisms specifying vagal innervation of organ targets
指定器官目标迷走神经支配的发育机制
  • 批准号:
    10752553
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Gain-of-function toxicity in alpha-1 antitrypsin deficient type 2 alveolar epithelial cells
α-1 抗胰蛋白酶缺陷型 2 型肺泡上皮细胞的功能获得毒性
  • 批准号:
    10751760
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Molecular basis of glycan recognition by T and B cells
T 和 B 细胞识别聚糖的分子基础
  • 批准号:
    10549648
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Structural Biology Core
结构生物学核心
  • 批准号:
    10549644
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Protein Chemistry
蛋白质化学
  • 批准号:
    10552380
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Decoding the functional pleiotropy of IL-20Rβ ligands in inflammation and tumorigenesis
解码 IL-20Rβ 配体在炎症和肿瘤发生中的功能多效性
  • 批准号:
    10350447
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Comprehensive characterization of immune signaling networks in single-cells by joint quantification of proteins, protein complexes and mRNA
通过蛋白质、蛋白质复合物和 mRNA 的联合定量来全面表征单细胞中的免疫信号网络
  • 批准号:
    10636695
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Developing a PIV5-based human metapneumovirus (HMPV) vaccine
开发基于 PIV5 的人类偏肺病毒 (HMPV) 疫苗
  • 批准号:
    10698491
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Spatio-temporal mechanistic modeling of whole-cell tumor metabolism
全细胞肿瘤代谢的时空机制模型
  • 批准号:
    10645919
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了