Специалисты Института автоматики и процессов управления ДВО РАН исследовали физико-химические характеристики спикул морских стеклянных губок видов Pheronema и Hyalonema. Ученые хотят использовать спикулы как прототипы при создании новых наноструктурированных оптических материалов. Их работу уже поддержал Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), сообщает "Информнаука".
Спикула – основной элемент скелета губок. Он представляет собой сеть сложной формы, сконструированную из спикул различной геометрии и функционального назначения. Размеры и геометрия спикул варьирует в зависимости от их функционального назначения и месторасположения в губке.
Морские губки, о которых идет речь, обитают в Южно-Китайском и Филиппинском морях Исследователи изучили структуру поперечных и продольных срезов спикул, а также наличие в них углерода, кремния, кислорода, натрия и калия. Спикулы состоят из множества цилиндрических слоев оксида кремния.
Толщина слоев уменьшается от центра к периферии и варьирует от 0.5 до 20 мкм. Различные слои содержат оксид кремния разной степени конденсированности. Каждый слой состоит из глобул диаметром 40-70 нм, которые имеют сложный композитный состав. Между слоями и между глобулами внутри каждого слоя находятся прослойки органического происхождения.
В зависимости от роли, которую выполняют спикулы в скелете губок, они обладают разной степенью жесткости. Их жесткость связана с высокой концентрацией катионов кальция, а гибкость – с присутствием ионов натрия. Очень жесткие спикулы могут совсем не содержать натрия и состоят преимущественно из высококонденсированного силиката.
Гибкие оболочки некоторых спикул, напротив, лишены ионов калия, и в них присутствуют только ионы натрия. Ученые отмечают, что губки располагают механизмом, позволяющим формировать композитный материал спикул в зависимости от их функционального назначения.
Оказалось, что материал спикул можно модифицировать При нагревании происходит дополнительная конденсация слоев гидратированного оксида кремния, материал становится мене прозрачным, а центральные участки спикулы последовательно уплотняются в процессе испарения воды через боковую поверхность.
Исследователи полагают, что спикулы морских стеклянных губок можно рассматривать как перспективный прототип для создания нанострутурированныых оптических материалов.