生物礦物（如貝殼、骨骼等）具有多級有序的有機/無機納米複合結構，獨特的組成和結構賦予了其優異的力學性能（如硬度、韌性等）。因此，如何師法自然、人工合成具有複雜取向結構的仿生礦物一直是材料領域的一個研究熱點。

近日，暨大化材院甯印教授團隊提出了一種“變形取向内嵌”策略，首次實現了高分子凝膠顆粒在礦物晶體中的“自動”變形和“自發”取向，為人工合成具有多級有序結構的仿生材料提供了一種新的思路（圖1）。該工作以“Controlled Deformation of Soft Nanogel Particles Generates Artificial Biominerals with Ordered Internal Structure”為題發表在Angew. Chem. Int. Ed.上。

圖1. 高分子凝膠顆粒的合成及其在方解石單晶中的變形取向内嵌

該工作巧妙地設計了一系列柔軟度可調的高分子凝膠顆粒，利用該凝膠顆粒與礦物晶體之間的相互作用，實現了凝膠顆粒在礦物晶體中的變形取向内嵌。該工作突破了納米顆粒從簡單的無序内嵌到有序的自取向内嵌，為構建具有複雜多級結構的新型高分子-無機晶态複合材料提供了一種嶄新的仿生策略。值得指出的是，該工作利用原位原子力顯微鏡實時監測了納米凝膠粒子内嵌方解石的全過程，揭示了納米凝膠顆粒變形取向内嵌的機理(圖2a-f)，深化了人們對生物礦物形成機制的認識。

圖2. 原位原子力顯微鏡監測高分子凝膠顆粒的變形過程及其變形機制示意圖

文章第一作者為太阳集团app首页在讀碩士研究生董迎香和華中農業大學遲家霖博士。該工作得到了國家青年人才項目、國家自然科學基金、廣州市基礎與應用基礎項目、中央高校基金等經費支持。

論文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202300031