软体动物的牙齿不仅可以捕捉和咀嚼食物来滋养其身体，而且海洋直升机还拥有创造先进、低成本和环保材料的见解。

Cryptochiton stelleri 或 gumboot chiton 超硬牙齿的图像提供了创造先进、低成本和环保材料的洞察力。

加州大学欧文分校教授 David Kisailus 和材料科学和工程专业的研究生 Taifeng Wang仔细观察了北太平洋 Cryptochiton stelleri 或 gumboot chiton 的超硬牙齿。他们的研究结果发表在2022 年 4 月的Small Structures杂志上。

我们工作中的发现至关重要，因为它不仅提供了对自然系统在矿化中形成高性能建筑材料的精确性的理解，而且还提供了对生物启发合成途径的见解，以广泛应用于新一代先进材料。应用范围从耐磨材料到储能系统。Kisailus 说。

胶靴石鳖是吃植物的无脊椎动物，它们用它们超硬的牙齿从海岸岩石上刮下和研磨藻类沉积物。Kisailus 的团队此前发现，这些牙齿由高度排列的磁性纳米棒构成，可提供强度和抵抗力。为了更好地了解纳米棒是如何形成的，Kisailus 及其同事在成熟早期对胶靴石鳖的牙齿进行了纳米结构和化学分析。这项研究首次在自然系统中发现，在牙齿发育的早期阶段，预组装的有机纤维材料（几丁质）通过一种称为水铁矿的高度有序的中晶氧化铁引导这些棒的形成。

对介晶结构的进一步检查发现了在半结晶聚合物材料中常见的球晶状结构。研究人员确定，这些颗粒中的每一个都具有控制这些氧化铁颗粒的形成和生长的潜在有机框架（即磷酸化蛋白质与预组装的几丁质结合）。

额外的分析表明，水铁矿是一种相对不稳定的氧化铁相，最终通过剪切诱导的相变转变为中晶磁铁矿（一种更稳定和磁性的材料）。然后它通过奥斯特瓦尔德成熟在完全成熟的牙齿中形成最终形式的连续超硬磁铁矿纳米棒，通过奥斯特瓦尔德成熟，较小的颗粒溶解并重新沉积以形成较大的颗粒。

由于这些超硬材料是在接近室温和温和的生理条件下合成的，因此了解它们的形成方式可以提供低成本和环保的工程材料制造，并具有优异的性能。