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Biologically Controlled Morphology and Twinning in Guanine Crystals

Abstract

Guanine crystals are widely used in nature as components of multilayer reflectors. Guanine‐based reflective systems found in the copepod cuticle and in the mirror of the scallop eye are unique in that the multilayered reflectors are tiled to form a contiguous packed array. In the copepod cuticle, hexagonal crystals are closely packed to produce brilliant colors. In the scallop eye, square crystals are tiled to obtain an image‐forming reflecting mirror. The tiles are about 1 μm in size and 70 nm thick. According to analysis of their electron diffraction patterns, the hexagon and square tiles are not single crystals. Rather, each tile type is a composite of what appears to be three crystalline domains differently oriented and stacked onto one another, achieved through a twice‐repeated twinning about their ⟨011⟩ and ⟨021⟩ crystal axes, respectively. By these means, the monoclinic guanine crystal mimics higher symmetry hexagonal and tetragonal structures to achieve unique morphologies.

Guanignma: Die brillanten Farben des Ruderflusskrebses und der bilderzeugende reflektierende Spiegel im Auge der Jakobsmuschel sind beide auf guaninbasierte Mehrschichtreflektoren zurückzuführen. Beide Systeme bilden mosaikartige Anordnungen aus monoklinen Guaninkristallen, die biologisch zu symmetrischen sechseckigen oder quadratischen Kacheln angeordnet werden. Nach den Elektronenbeugungsmustern resultieren die Morphologien aus Kristallverzwillingungen.

Autoren:   Anna Hirsch, Benjamin A. Palmer, Nadav Elad, Dvir Gur, Steve Weiner, Lia Addadi, Leeor Kronik, Leslie Leiserowitz
Journal:   Angewandte Chemie
Jahrgang:   2017
Seiten:   n/a
DOI:   10.1002/ange.201704801
Erscheinungsdatum:   06.07.2017
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