Mineralisierung von Calciumcarbonat und Calciumphosphat in Gegenwart organischer Moleküle - die Struktur organisch-anorganischer Composite

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Im Zentrum des Projektes steht die Anwendung der Neutronenkleinwinkelstreuung zur Untersuchung der Keimbildung und des Wachstums von Calcium-Biomineralien. Zum einen soll die homogene Keimbildung von CaCO3 und Ca10(PO4)6(OH)2 in wäßriger Lösung und nach Einfrieren des Wachstumsprozesses durch Einbetten in sog. SECs (Surface-Encapsulated Clusters) studiert werden. Hier gilt als erstes Ziel, die Hypothese sogenannter Posner-Cluster zu überprüfen. Ein weiteres Ziel sind mechanistische Untersuchungen zum Wachstum von Calciumcarbonat-Kristallen auf templatbeschichteten Kolloid-Partikeln, wobei die Templat-Oberflächen als vereinfachte Modelle biologischer Grenzflächen zur gezielten und kontrollierten Veränderungen der Keimbildung eingesetzt werden. Weiterhin sollen Primärstadien der CaCO3-Nukleation in Gegenwart nativer Promotoren der Kristallisation studiert werden. Die Neutronenstreuung ermöglicht eine detaillierte Analyse komplexer Teilchen durch die Möglichkeiten der Kontrastvariation, die sehr einfach und effektiv durch Austausch von Wasserstoff und Deuterium wie z. B. von protonierten und deuterierten Lösungsmitteln ermöglicht wird. Die Neutronenkleinwinkelstreuung mißt in einem Auflösungsbereich von 1 nm bis 1 µm, sie liefert über makroskopisch große Volumina gemittelte quantitative Daten und ermöglicht es, Keimbildungs- und Wachstumsprozesse in situ zu verfolgen.