近日,，我校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院分析測試中心傘星源博士與西北工業(yè)大學(xué),、美國西北大學(xué)等單位合作，成功解析了球文石晶體結(jié)構(gòu)的本質(zhì)特征,。相關(guān)工作“Unlocking the mysterious polytypic features within vaterite CaCO₃”以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在《Nature Communications》(2023, 14(1): 7858,，DOI: 10.1038/s41467-023-43625-0 ),，傘星源博士為論文第一作者。

碳酸鈣是自然界中最豐富的無機礦物與生物礦物之一,，無水碳酸鈣一般具有方解石、文石,、球文石三種晶型,，相比于三方晶系的方解石和正交晶系的文石，球文石晶體在獲得X射線圖譜的百年以來,，人們發(fā)現(xiàn)無論是六方還是正交結(jié)構(gòu)或者其它空間群一直不能完美的描述其結(jié)構(gòu),，球文石晶體結(jié)構(gòu)因此存在著諸多爭議、懸而未決,。真實的認識球文石晶體結(jié)構(gòu),，對于其在生物醫(yī)藥、生物礦化,、精細化工,、現(xiàn)代光學(xué)等多領(lǐng)域的應(yīng)用有著廣泛的幫助。由于球文石內(nèi)部高密度的堆垛無序的結(jié)構(gòu),，導(dǎo)致傳統(tǒng)光源方法面臨著巨大的挑戰(zhàn),，基于此，該項工作綜合利用多尺度透射電子顯微學(xué)方法,、機器學(xué)習(xí),、第一性原理計算與分子動力學(xué)模擬，在球文石碳酸鈣的鈣原子直接成像基礎(chǔ)上,，通過電子衍射和計算模擬,，發(fā)現(xiàn)其具有多變體的偽六方單斜結(jié)構(gòu)特征，并在原子級尺度上成功解析了其高密度層錯的結(jié)構(gòu)，揭示了碳酸根基團在層間堆垛和層內(nèi)旋轉(zhuǎn)的本質(zhì)原因,，這對于解析其他相關(guān)多型體結(jié)構(gòu)具有重要意義,。

                                                                                        圖1.球文石晶體的系列電子衍射

                                                                 圖2.球文石結(jié)構(gòu)內(nèi)部疇結(jié)構(gòu)的層間錯排序列及模擬生長驗證

本工作得到了國家自然科學(xué)基金（51901065）、河北省自然科學(xué)基金（E2020201023）和河北大學(xué)高水平引進人才項目（521000981164）等資金支持,。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43625-0

（物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,、科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院  供稿）