晶体材料形状,反映了不同晶面的生长速度,例如在生长最快方向上的拉长。在没有杂质、晶界壁或引导大分子情况下,会期望对称面以相同速率生长。晶体生长成为复杂形貌,是极具挑战性的,因为晶体倾向于采用热力学稳定的形貌。然而,许多生物形成了复杂形貌的晶体,例如颗石藻,这是由单细胞藻类产生的微观方解石晶体阵列。假设颗石晶体的复杂形貌是由大量晶面形成的,通过有机分子和生长晶体之间的精细相互作用而稳定。以色列 魏茨曼科学研究所Assaf Gal团队Emanuel M. Avrahami等在Science上发文,利用电子断层扫描,在三维空间中表征了颗石藻发育的多个阶段,其晶体生长和排列,从而形成了微观方解石晶体阵列。研究发现,晶体只表达一组与对称性相关的晶面,这些晶面有差异地生长,以产生高度各向异性的形状。形态手性产生于沿着这些相同晶面的特定晶棱以定位晶体。通过对称关系连接的{104}晶面,并没有表现出相同的生长速率,从而导致生长中的对称性破缺,形成复杂的生长习性。这种不对称生长,不是由导向大分子引起的,而是完全由离子扩散控制的。这种生长速率控制,足以产生复杂的晶体形态。该项研究以Complex morphologies of biogenic crystals emerge from anisotropic growth of symmetry-related facets为题发表在Science上。