Introduction
"Kimyasal bahçeleri" zıt kimyaları iki sıvıları 1,2 etkileşime geliştirilen kendinden montaj inorganik çökeltiler vardır. Bunlar kendinden montaj inorganik yapılar kısmen kendi biomimetic görünümü üzerinde bir yüzyıl bilimsel ilgi konusu olmuştur ve birçok deneysel ve teorik çalışmalar, kimyasal bahçe sistemlerinin 3 farklı kompleks yönlerini ve olası fonksiyonları anlamak için takip edilmiştir. Kimyasal bahçelerin doğal örnekleri hidrotermal yaylar ve sızıntıları etrafında büyümeye mineral "baca" çökeltiler içerir ve bu hayat 4 ortaya çıkması için makul ortamlar sağlayabilir iddia edilmiştir. Doğal hidrotermal havalandırma baca taklit kimyasal bahçe büyümeye, bir rezervuar çözüm simüle okyanus kompozisyon ve okyanus içine beslemeleri hidrotermal sıvıyı temsil etmelidir enjeksiyon çözümü temsil etmelidir. Bu tip o çok yönlülüğüFarklı reaksiyon sistemlerinin f deneyi erken Dünya'da ya da diğer dünyalara ortamlarda dahil olmak üzere hemen her önerilen okyanus / hidrotermal akışkan kimyası, simülasyonu için izin verir. Erken On Earth, okyanuslar oksijensiz, asidik (pH 5-6) olurdu, ve NO 3- atmosferik CO2 ve Fe 2+ yanı sıra Fe III, Ni 2+ olarak Mn 2+, çözünmüş içeriyordu olurdu ve NO 2. Bu deniz suyu ve ultramafik okyanus kabuğunun arasında kimyasal reaksiyonlar hidrojen ve metan içeren alkali hidrotermal akışkanın üretilen ve olurdu bazı durumlarda sülfit (HS -) 4-8. Erken Dünya alkali havalandırma ortamlarda oluşan bacaların böylece demir / demir oksihidroksitler ve demir / nikel sülfit içeren olabilirdi ve bu mineraller jeokimyasal redoks / pH gradyanları sokmak sürücü doğru özellikle katalitik ve proto-enzimatik fonksiyonlar hizmet etmiş olabileceğini öne sürülmektedir Metaboli ortaya çıkmasısm 5. Aynı şekilde, bu kadar başka dünyalar barındırabilir (veya barındırılan olabilir) su / kayaç arayüzleri - su / kayaç kimyası yetenekli alkalin havalandırma ortamlarını yaratacaktır mümkündür - örneğin erken Mars, Jüpiter'in uydusu Europa, ya da Satürn'ün uydusu Enceladus olarak Prebiyotik kimya sürüş, hatta kaybolmamış yaşam 5,9-11 için yaşanabilir nişler sağlar.
Klasik kimyasal bahçe deney reaktif anyonlar, örneğin, sodyum silikat, veya "su camı" ihtiva eden bir çözelti içine batırılmış bir metal tuzunun bir tohum kristali, örneğin demir klorid tetrahidrat • 4H 2 O FeCl 2 kapsar. Daha fazla alkali çözelti ile ara yüzleme yapan Fe 2+ ihtiva eden bir asidik çözelti oluşturma metal tuzu çözünür, (silikat anyonları içeren ve OH -) ve bir inorganik membran çökelti oluşur. Ozmotik basınç altında zar şişer, patlamaları, daha sonra yeniden çöker birYeni sıvı arayüzü t. Kristaller Makro ve Mikro ölçekte, karmaşık morfolojiye sahip, dikey olarak yönlendirilmiş, kendi kendini organize çökelti yapı elde çözündürülür kadar bu işlem tekrar eder. Inorganik kimyasal bahçe zarından kimyasal zıt çözümlerin sürekli ayrılması ve zarından yüklü türlerin fark bu yağış süreç sonuçları 12-14 potansiyel bir zar verir. Kimyasal bahçe yapıları dış 13,15-19 kadar iç kısmından kompozisyon degradeler sergileyen karmaşıktır ve iyonlar biraz geçirgen kalırken yapının duvarları uzun süre zıt çözümleri arasındaki mesafeyi korumak. (Onlar sınıf gösteriler yapmak için basit ve kimyasal reaksiyonlar ve kendini organizasyon hakkında öğrencileri gibi) eğitim amaçlı ideal bir deney olmasının yanı sıra, kimyasal bahçeleri kendini assemb temsilleri gibi bilimsel öneme sahiply dinamik far-from-denge sistemlerinde, ilginç ve kullanışlı malzemelerden 20,21 üretimine yol açabilir yöntemleri içeren.
Laboratuarda kimyasal bahçeleri de burada bir çökeltme iyonu ihtiva eden çözelti, yavaş yavaş, birlikte-çökeltme iyon (veya iyonları) içeren ikinci bir çözelti içine enjekte edilir, püskürtme yöntemleri ile yetiştirilebilir. Bu sistemin özellikleri ve çökelti daha iyi kontrol edilebilir olması dışında, kristal büyüme deneylerinde benzer kimyasal bahçe yapılarının oluşumu ile sonuçlanır. Enjeksiyon yöntemi çeşitli önemli avantajlara sahiptir. Bu bir çökeltme ya dahil türlerin herhangi bir kombinasyonu kullanılarak kimyasal bir bahçe oluşturmasına olanak veren, yani, birden fazla çökeltme iyonları, bir çözelti içine dahil edilebilir, ve / veya diğer non-çökeltme bileşenler / çökelti ile reaksiyona emmek için çözelti ya içerilebilir . Bir kimyasal üretilir membran potansiyeliBir elektrot, böylece sistemin elektrokimyasal çalışma sağlayan yapının iç kısmına dahil edildiği takdirde, bahçe sistem, bir enjeksiyon deneyde ölçülebilir. Enjeksiyon deneyleri enjeksiyon hızının veya toplam enjekte hacmi değiştirilerek kontrol zaman dilimlerinde kimyasal bahçe içine enjeksiyon solüsyonu besleme olanağı sunmak; farklı çözümler sırayla aracılığıyla yem ve tuzak veya reaktör olarak çöktürülmüş yapısını kullanmak mümkündür. Kombine, bu teknikler okyanus arasında birçok eşzamanlı çökelme reaksiyonları oluşan bir baca da dahil olmak üzere bir denizaltı hidrotermal delik doğal bir kimyasal bahçe sisteminde meydana gelmiş olabilir karmaşık süreçlerin laboratuvar simülasyonları, izin ve (örneğin, üreten metal sülfürler, hidroksitler sıvıyı tahliye ve / veya karbonatlar ve silikatlar) 5,22. Bu teknikler ayrıca yeni tip oluşumuna imkan vermek için herhangi bir kimyasal bir bahçe reaksiyon sistemine uygulanabilirmalzemeler, mesela, adsorbe reaktif türleri 20,23 katmanlı tüpler veya borular.
Biz burada detay bir oksijensiz ortamda yapıları ihtiva-eden iki kimyasal bahçeleri, Fe 2+ eşzamanlı büyümesini içeren bir örnek deney. Bu deneyde yapı üzerindeki etkisini incelemek için, ilk enjeksiyon solüsyonu halinde, polifosfatlar ve / veya amino asitlerin eser miktarda dahil. Kimyasal bahçe ilk oluşumu sonra biz sonra ikincil çökeltme anyon olarak sülfür tanıtmak için enjeksiyon çözüm geçti. Membran potansiyelleri Ölçümler Deney boyunca otomatik olarak yapılmıştır. Bu protokol bir kez çift şırınga pompası kullanılarak iki deneyler çalıştırmak açıklamaktadır; veri bu işlemin birden fazla çalışır gerekli gösterilmiştir. Nispeten yüksek akış oranları, deneylerde kullanılan rezervuar ve tepken konsantrasyonlarının düşük pH büyük baca oluşturmak için tasarlanmış zaman sc üzerinde çökeltileriBir günlük laboratuar deneyleri için uygun ales. Bununla birlikte, doğal hidrotermal yaylar sıvı akış hızları çok daha yaygın olabilir ve (erken Dünya sistemi, örneğin, Fe ve S) reaktifler presipite konsantrasyonları düşük büyüklüğü 4 bir düzen olabilir; Böylece, yapılandırılmış çökeltiler uzun zaman çizelgelerine üzerine kuracaktı ve havalandırma onlarca yıl 24,25 binlerce aktif olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Güvenlik Hususlar
- Kimyasal sızıntıları veya yaralanmalara karşı önlemek için kişisel koruyucu ekipman (laboratuvar önlüğü, gözlük, eldiven nitril, uygun ayakkabılar) kullanın. Şırınga ve iğneler kullanın ve eldiven delmeyin özen gösterin. Ilk enjeksiyon yaparak kaçak olup olmadığını kontrol etmek için cihazı deneme kurulumu sırasında özen çift distile H 2 O (GKD 2 O), ve kimyasallar eklemeden önce, stand reaksiyon şişeleri kararlılığını kontrol etmek.
- Herhangi bir kimyasal bir bahçe tarifi bu deneyi Taahhüt ama biz derin deniz deliklerini simüle etmek kullanın reaktanlardan biri, tehlikeli bir kimyasal sodyum sülfit olduğu; Bu nedenle maruz kalmasını önlemek için davlumbaz içine tüm deneme yapın.
- Sadece davlumbaz sodyum sülfit şişe açın ve sülfür tartmak için davlumbaz içinde bir denge yerleştirin. Onlar zehirli H 2 S gazı serbest olarak daima davlumbaz içine sülfit içeren çözümler tutmak ve aynı zamanda sulfid tutmake sıvı, kavuz ve davlumbaz katı atık konteynerleri. Diğer bir ilginç reaktan havaya maruz kalma üzerine oksitleyen Fe (II) CI 2 • 4H 2, O,, yani oksijensiz çözümler tutulması ve (örneğin, N, 2 veya Ar), zaman içinde oksijensiz kafa kısmında altında kimyasal bahçeleri büyümeye özen Bir davlumbaz veya torpido gözü.
Enjeksiyon Deneyleri 2. Kurulum
- Ters zaman, damar havaya açık, böylece cam kesici üst serum şişesini (20 mm kıvrım mühür kapatma türü) kıvrım 100 ml'lik şeffaf cam alt 1 cm keserek cam "enjeksiyon şişeleri" oluşturun. Bu yeniden kullanılabilir gibi, 1 M HCl asit banyosu O / N şişeleri temizlemek ve sonra yeni bir deneyden önce GKD 2 O ile iyice durulayın.
- Enjeksiyon şişeleri (Şekil 1) hazırlayın.
- 20 mm'lik septum, 20 mm alüminyum mühür kıvrım ve 0.5-10 ul plastik pipet toplayın. 16 G şırınga NE kullanmaEdle, dikkatli, daha sonra septum merkezinden bir delik delmek kaldırmak ve uygun kesici çöp bidonuna iğne atın.
- Şişenin kıvrım üst içinde karşılaşacağı lastik septum tarafına, iğne deliğine pipet yerleştirin. Diğer yan pokes böylece septum ile pipet itin.
- Kıvrım-mühür su geçirmez bir mühür yapmak için enjeksiyon gemiye pipet ile septum. Mühürlü zaman dışarıda çıkıntı, böylece septum aracılığıyla daha fazla pipet itin.
- (Boru uzunluğu şırınga pompası enjeksiyon viyalden ulaşması gerekir) pipet ile 1/16 "iç çapı net esnek kimyasal dayanıklı boru tutturmak; su geçirmez bir mühür için yukarıya doğru kaydırın.
Not: Bu, 16 G iğne ile şırıngayla diğer ucundan beslenir enjeksiyon borusu, olacaktır. - Sızıntı olup olmadığını kontrol edin: Hortumun diğer ucunu bir 16 G iğne ile GKD 2 O ile dolu bir 10 ml şırınga takın(sorunsuz düz iğne üzerine boru slayt ve boru duvarı delmek için dikkatli olun). Yavaş yavaş GKD 2 O boru yukarı hareket eder ve reaksiyon, kabın dibine kadar enjekte edilir. Bu şırınga / tüp, tüp / ucu sağlamak ve kıvrım mühürler su geçirmez.
- Enjeksiyon şişenin tabanından besleyecek şekilde, bir çeker ocak içinde bir stand enjeksiyon şişeleri sıkıştırın.
Not: Birden fazla şişeler seferde kurmak ve ayrı enjektörler ile eş zamanlı olarak beslenebilir. - Kimyasal bahçeleri duvarı boyunca membran potansiyeli ölçmek için elektrotlar ayarlayın. Her zaman kurşun "içinde" olduğu ve kimyasal bahçeleri "dışarıda" olan aynı kuralı kullanmak.
- Multimetre veya veri kaydedici kurşun reaksiyon damarları içinden ulaşmak yalıtılmış tel (örneğin, bakır) uzunlukları kesin. Konumlandırma için teller bolluk biraz bırakın.
- Şerit ~ 3 mmReaksiyon şişesine içinde yer alması uçlarında çıplak tel. Multimetre potansiyel, tel şeridi ~ 1 cm bağlanacak olan diğer ucunda.
- Kimyasal Bahçe arasında membran potansiyeli ölçmek için yerinde telleri sabitleyin. Kimyasal Bahçe içinde gidecek tel: sıvı kabına besleyecek olan pipet açılması takın.
- Ama şimdiye kadar enjeksiyon akışını tıkar ki, enjeksiyon solüsyonu ile temas sağlamak için hafifçe teli itin. Dış tel için: yerinde o çözüm rezervuar ile değil kimyasal bahçe çökelti ile temas edecek şekilde yerleştirin.
- Onlar deney (Şekil 2) sırasında enjeksiyon flakon içinde hareket edemez, böylece bant veya başka teller sabitleyin.
- Multimetre ile tellerin diğer uçlarını takın ve bu uçları da deney boyunca hareket etmiyor, böylece kabloları sabitleyin.
- N 2 Set up
- Her bir enjeksiyon vial için bir N2 besleme vardır, böylece çok sayıda tüp içine N2 kaynaktan gaz beslemesini Böl.
- Enjeksiyon şişeleri birinin üst kısmında besleniyor, böylece her N 2 tüp yerleştirin.
Kimyasal Bahçe Büyüme için Çözümler 3. Hazırlık
- Rezervuar çözeltisi, her bir deney için 100 ml hazırlayın. Not: Bu örnekte, çökeltme katyonlar (Tablo 1) 75 mM Fe + 2 ve 25 mM Fe 3+ kullanın.
- Önce 100 ml başına ~ 15 dakika boyunca N2 gazı ile GKD 2 O kabarcıklandırılmasıyla anoksik çözüm oluşturur.
- (Oksijen tanıtmak değil değil şiddetle kadar) tartılır ve eritmek için hafifçe karıştırarak, FeCl 2 • 4H 2 O ve FeCl3 • 6H 2 O ekleyin.
- Reaktifler çözündürülür hemen sonra, resumFe 2+ / Fe e ışık köpüren 3+ N 2 gazı ile çözüm enjeksiyonları hazırlanır iken.
- Tablo 1 'de gösterilen primer enjeksiyon solüsyonları herhangi iki seçin ve her biri 10 ml hazırlar. Çözeltilerin her birinin 7 ml işaretine kadar bir 10 ml şırınga (her çözelti için bir şırınga) doldurun. İğne kapaklarını değiştirin ve bir kenara koyun.
- . İkinci enjeksiyon solüsyonu 20 ml (sodyum sülfit - DİKKAT) Hazırlama Tablo 1'de gösterilmiştir Bu çözeltiye 7 ml işaretine kadar iki adet 10 ml'lik şırınga Dolgu iğne kapaklarını kenara ayırın. Her zaman davlumbaz sülfit içeren çözümleri ve şırınga tutmak.
- GKD Adım 2.2.5 2 Ey şırınga doldurun; Bu enjeksiyon tüpü yıkamak için kullanılır.
4. Birincil Enjeksiyon Başlangıç
- Zar potansiyeli ölçümleri için istenen data logger kullanın; Bir separat her denemenin potansiyelini ölçmeke kanalı ve (potansiyel her 30 sn yeterli olacaktır kayıt, 2 saatlik enjeksiyon için, örneğin) veri noktalarının istenilen miktarda vermek için tarama hızını ayarlamak.
- Davlumbaz programlanabilir şırınga pompası birincil enjeksiyon şırınga edin.
- Damlar yakalamak ve şırıngalar hem behere damla başlayana kadar hızlı bir oranda enjekte etmek şırınga pompası ayarlamak için bir atık beher kullanın. Daha sonra, (iki şırınga tam olarak aynı seviyede enjekte başlamasını sağlamak için) enjeksiyonu durur.
- Şırınga pompası saatte 2 ml enjekte Yeniden programı (kullanılan şırınga türü için kalibre), ancak başlangıç basmayın.
- İki plastik enjeksiyon tüp içine GKD 2 O şırınga yerleştirin ve su ana rezervuar girdiği diyafram açık boru kadar dolduracak şekilde enjekte edilir. Enjeksiyon şişeleri üzerinde, standında şırınga yerleştirin.
- Ea içine Fe2 + / Fe 3+ rezervuar çözeltisi 100 ml dökünch flakon.
- Enjeksiyonlar süresince deney anoksik tutmak istediğiniz gibi N2 gaz hatları akışını ayarlayın.
- (; Camdan görünümü engellemekten değil, örneğin Parafilm kullanarak) ve her şişeye (Şekil 3) içine bir N 2 besleme eklemek dikkatlice hava geçirmeyen bir mühür ile rezervuar şişeleri örtün.
- GKD 2 O şırınga (hala tüp takılı) aşağı yanındaki birincil enjeksiyon şırınga getirin. Dikkatle GKD 2 O şırınga iğnesi kapalı plastik enjeksiyon boru kaydırın ve hemen birinci enjeksiyon şırınga iğneleri birinin üzerine doğrudan aktarın. (Boru duvarı delmeyin özen gösterin.)
- Enjeksiyon başlatın ve membran potansiyeli Kayda başlamak.
5. İkincil enjeksiyon Başlangıç:
- ((6 ml enjekte edildikten sonra), bir kez kimyasal bahçe yapıları oluşturmuşlardır 3 saat sonra figu şırınga pompası durdurma Hit) 4 yeniden sürekli bir membran potansiyeli üretilmesi (Şekil 5).
- Dikkatle şırınga pompası birincil enjeksiyon şırınga kaldırmak (ancak yapıların rahatsız değil bu yüzden boru bağlı bırakın); Sıvı geri şırınga içine akamaz böylece şişeler içinde sıvı seviyesinden standında bunları ayarlayın.
- Şırınga pompası ikincil enjeksiyon sülfit şırınga Güvenli ve Adımları 4.3 ve 4.4 tekrarlayın.
- Şişelerde sıvı seviyesinden şırıngalar tutarken ikincil şırınga birincil şırıngalardan (Şekil 6) boru transfer Adım 4.9 tekrarlayın, şırınga pompasından bir anda ikincil şırıngalar birini çıkarın ve. Şırıngaya hazneden sıvı basıncı bu kimyasal bahçesi çökebilir olarak enjektöre geri akmasına sıvı neden olmaz uyanık olun.
- Transfer tamamlandığında, dikkatle th ikincil şırınga sabitleyine şırınga pompası.
- Yeniden programı şırınga pompası saatte 2 ml enjekte etmek ve yeni enjeksiyon solüsyonu ile enjeksiyon devam başlar hit.
- Güvenle birincil enjeksiyon şırınga imha.
6. Deneme Bitiş
- İlk olarak, şırınga pompası durdurun sonra membran potansiyeli kaydı durdurmak ve verileri kaydetmek.
- N 2 akışını kapatın ve enjeksiyon damarları satırları ve Parafilm çıkarın.
- Arzu edildiği takdirde, rezervuar çözeltisi örnek veya daha fazla analiz için hızlandırabilir. Dikkatlice rezervuar çözüm kaldırmak ve çökelti rahatsız değil, dikkatli, birkaç seferde rezervuar çözümü pipetle ve atık beher çözüm atmak için 25 ml'lik pipet kullanın.
- Enjeksiyon gemilerin bir seferde çözülme ve davlumbaz atık aktarma behere çözüm dökün. Çökelti parçalarını durulama GKD 2 O kullanın.
- Fro şırınga kaldırşırınga pompası m ve atık aktarma behere kaçıp ekstra enjeksiyon sıvısı icar, borudan onları ayıklamak. Atık behere şırınga boşaltın ve davlumbaz tutulan bir sülfür kesici kapta şırıngalar atmayın.
- Deney şişeden tüpünü çıkarın ve bir katı atık torbasına atınız. Mühür Uncrimp ve septum, mühür ve pipet atmayın.
- Cam deney şişe yıkayın ve 1 M HCl asit banyosu O / N o emmek. (DİKKAT - asit konulduğunda zehirli H 2 S gazı yayınlayacak sodyum sülfür ile temas içinde olmuştur cam davlumbaz içine asit banyoları tutun.).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Enjeksiyon çözüm rezervuar çözeltisi içine beslemeye başladıktan sonra, bir kimyasal bahçe çökelek sıvı ara yüzeyde oluşmaya başladı ve bu yapının enjeksiyon (Şekil 4-7) boyunca büyümeye devam etti. Burada bildirilen deneylerde, enjeksiyon (L-alanin ve / veya pirofosfat içerecek şekilde modifiye edilebilir) sodyum hidroksit, ve hazır olarak bulundurulan çözelti, bir 1: karışık, sonuçta Fe + 3/2 + Fe 3 karışımı -redox-devlet demir oksihidroksit çökelti. Kimyasal bahçeleri genellikle çift renkli morfoloji sergiledi - çökelti bazı parçaları (muhtemelen esas olarak Fe 3+ -oxyhydroxide / oksit gösteren) (muhtemelen karışık oksihidroksit gösteren) koyu yeşil ve diğer parçaları turuncu idi. Kimyasal bahçeleri oksihidroksit demir oldukça sağlam yapılar ve rezervuar çözüm enjeksiyondan sonra geminin kaldırıldı sık sık dik kalmasını başardık (Fişekil 8). Sadece Fe-oksihidroksit içeren çökeltiler, kimya bahçeleri genellikle birkaç şubesi kurdu; hidrofobik amino asit alanin enjeksiyon çözeltisi eklenmiştir ancak ne zaman, kimyasal bahçeleri az şube veya çökelti hatta tek bir sütun oluşturacak eğiliminde. Patlama ve muhtemelen dallanma bu inhibisyonu alanin ilavesi daha dayanıklı bir kimyasal bahçe duvarı 26 ürettiğini gösterir. Taramalı elektron mikroskopisi (ESEM) altında, alanin varlığında oluşan çökeltiler, saf Fe-oksi-çökeltilerinin (yanı sıra bu ihtiva pirofosfat) ise daha fazla kristal (Şekil 9) ortaya çıktı, daha yuvarlak ve amorf ortaya çıktı. Pirofosfat Enjeksiyon çözeltisi dahil edildiğinde, dallı Fe-oksi-kimyasal bahçesi oluşan ve ek yeşil dumanlı bir çökelti (muhtemelen demir pirofosfat) oluşturulur ve yapının kenarlarından (Şekil 10) kadar uzanır. TOnun yeşil duman çökelti kimyasal bahçenin bir parçası değildi ve rezervuar çözüm kaldırıldı, tüyleri çöktü ve ana yapıya iyi toplamak vermedi.
Kimyasal bahçe deneylerinde membran potansiyeli en kısa sürede kimyasal bahçe görünür oldu gibi oluşturulan (enjeksiyon çözüm borular yoluyla seyahat gibi, bir gecikme süresi oldu). Enjeksiyon çözüm pirofosfat ile NaOH, NaOH alanin ile veya NaOH oldu deneylerde, potansiyel 0.55 V 0.45 civarında derhal zirve eğiliminde ve sonra birincil enjeksiyonun geri kalanı için 0.2 V civarında 0.1 stabilize önce yaklaşık bir saat azaldı . (Birincil enjeksiyon NaOH + pirofosfat + alanin oldu deneylerde, gerilim ~ 0.45 0.55 daha yüksek değerde zirve etmedi; bunun yerine, etrafında tüm birincil enjeksiyon için ~ 0.2 kalmıştır.) Membran potansiyelindeki farklar vardı Aynı deney tekrarları (Şekil 11) <strong>, ancak gözlemlenen desenleri ya da her enjeksiyon kimya dört tekrarlar üzerinde az tutarlı idi.
Birincil şırıngalar, sodyum sülfit içeren ikincil şırınga açık edildiğinde o görünür yeni büyümeleri şimdi siyah demir sülfür vardı hariç, kimyasal bahçe, büyümeye devam etti. Aksine, mevcut duvarların katkıda yerine, kimyasal bahçe siyah sülfür kısımları kapalı şube ve ayrı büyümek ortaya çıktı. En kısa zamanda sülfid enjeksiyon solüsyonu, kimyasal bahçe ulaştı, membran potansiyeli hemen atlanacak ~ 0,9 V. sekonder enjeksiyon sırasında ulaşılan potansiyel değeri, tüm deneyler için aynı olmuştur bağımsız olarak, birincil enjeksiyon solüsyonu (Şekil 10). Bu kimyasal bahçe deneylerde potansiyel iki arabirim çözümler arasında kimyasına çoğunlukla çünkü ve bizim ikincil enjeksiyon çözümleri 50 mM Na 2 S • 9H beri Biz genellikle dört ayrı enjektörler ile beslenen ve tüm şırınga pompası ile aynı oranda sürüldü dört rezervuar şişeleri kullanarak, aynı anda dört kimyasal bahçe deneyler yapılmıştır. Tekrarlanabilirliği eksikliği beklenen 0,2 V - dört kopya halinde, aynı kimya kullanılarak, genellikle 0,1 aralığında membran potansiyeli büyük kimyasal bir bahçe yapısındaki değişimleri (toplam boyut, dal sayısı) ve varyasyonlar gözlenmiştir uzak-from-denge deneyleri çok başlangıç koşullarına inceliklerini bağlıdır zaman. Kimyasal bahçelerinde yapısının rasgele oluşumu zaman iyonlarına geçirgenliği değişen zarları çökelmeye neden olması olasıdır; Bazı durumlarda, enjeksiyon ve rezervuar çözeltileri, muhtemelen daha iyi ayrılmış ve dolayısıyla membran potansiyeli daha uzun bir süre için muhafaza edilmesi mümkündür. Yavaş yavaş ilk rezervuar içine birincil, daha sonra ikincil, çözüm enjekte edilerek üretilen kimyasal bahçeleri tarafından oluşturulan Tablo 1. gerilimler. V 1max (ort) ve V 2max (ort) birincil esnasında üretilen en yüksek gerilimlerde ortalamalarısırası ile ve ikinci enjeksiyonu; σ standart sapmadır. 
Şekil 1, reaksiyon kaplarını hazırlanması. Enjeksiyon kimyasal bahçe deneyler için reaksiyon kaplar bir septum w ile, 100 ml'lik bir şişe, serum alt kesen bir pipet sokulmasıyla yapılmıştır hich sonra şişeye mühürlü kıvrımı, ve enjeksiyon çözüm beslemek için hangi aracılığıyla bir tüp takılarak. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 
Kimyasal bahçe tepkime kabında tellerin Şekil 2. Yerleştirme. Enjeksiyon açıklığı içine "içsel" elektrot yerleştirilmesini gösteren, yukarıda (A) görüntüle. Büyümeye başladığı bu tel, kimyasal bahçe ile sardı edildi. "Dış" elektrot büyüyen kimyasal bahçesi dokundu değildi bu yüzden enjeksiyon noktasından öteye kalması gerekiyordu. Onlar deney boyunca hareket yok ki (B) bant ile kabloları sabitleyin.= "_ blank"> bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 
Şekil 3. N 2 tepe boşluğu yaratmak. Hazır olarak bulundurulan çözelti ilave edildikten sonra, hava geçirmeyen bir conta Parafilm ile kabın üst üzerinde oluşturulmuştur (hem de elektrotlar kapsayan), ve daha sonra hafif bir N2 besleme kimyasal bahçe büyüme boyunca anoksik koşulları sağlamak için yerleştirilmiştir. Burada tıklayın Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için. 
Bir kimyasal bahçe Şekil 4. Time-lapse büyüme. Bu deney 75 mM Fec içeriyordul 2 • 4H 2 O ve rezervuar çözeltisi içinde 25 mM FeCl3 • 6H 2 O. İlk enjeksiyon 0.1 M NaOH + 10 mM K 2 P 4 O 7, ve 180 dakika sonra enjeksiyon, 50 mM Na 2 S • 9H 2 O. geçildi bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 
Şekil 5. Membran potansiyelleri. Bir kimyasal bahçe iç elektrodun etrafında büyüdü membran potansiyeli oluşturuldu. Birinci çökelti yapısı oluşturduğu hidroksit primer Bu enjeksiyondan sonra şırınganın sodyum sülfit çözeltisinin bir şırınga ile değiştirilmiştir. Bu deneyde, hazır olarak bulundurulan çözelti FeCl 2 • 4H 2 O + 25 mM FeCl 75 mM idi 
6. Şırınga Şekil. (A) esnek plastik tüp içine şırınga iğnesi Doğru ekleme. Bakım tüp ponksiyon dikkat edilmelidir -. Yanlış yerleştirme örneği (B) 'de gösterilen bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 
Hazır olarak bulundurulan çözelti dikkatli bir şekilde çıkarılır sonra Şekil 8. Çökelti kararlılığı. Fe (II / III) -hydroxide kimyasal bahçeleri, bazen yapısal kararlılık sağlayabilir. Çökelti daha sonra analiz için numune eğer olabilir İstenen. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 
Şekil 9. Çevre Taramalı Elektron Mikroskobu görüntüleme. (A) Fe (II / III) -hydroxide kimyasal bahçeleri, (B) Fe (II / III) P 4 O 7, ve K 2 içeren -hydroxide kimyasal bahçeleri (C) Fe ( II / III) -hydroxide kimyasal bahçeleri alanin ihtiva etmektedir. Tüm görüntüler yalnızca birincil enjeksiyondan sonra kimyasal bahçeleri vardır. Alanin dahil çökeltiler yuvarlak ve çıktı, sadece Fe çökeltilerinin (II / III) -hydroxide ve Fe (II / III) K 2 P 4 O 7 ihtiva eden -hydroxide daha az kristal halinde..jpg "target =" _ blank "> bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 
75 mM FeCl 2 • 4H 2 O + 25 mM FeCl3 • 6H 2 O (A) enjeksiyon çözeltisinin bir çözeltide yetiştirilen Şekil 10. Kimyasal bahçeleri, 0.1 M NaOH, 10 mM K 2 P 4 O 7 ihtiva etmiştir. (B) Enjeksiyon çözümü + 10 mM K 2 P 4 O 7 + 10 mM alanin 0.1 M NaOH içeriyordu. Katı pr yakın oluşan enjeksiyon çözümü K 2 P 4 O 7, yeşil çökelti tüyleri (oklar) içeren kimyasal bahçelerdeecipitate dalları, ancak bu tüyleri tamamen ana yapıya toplanmış ve rezervuar çözüm kaldırıldı. çöktü değil, bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. 
Kimyasal bahçeler tarafından oluşturulan Şekil 11. Membran potansiyeli 75 mM FeCl 2 • 4H 2 O + 25 mM FeCl3 • 6H 2 O rezervuar çözümlerinde yetişmektedir. Her deney dört tekrarlar gösterilmiştir. Püskürtme çözüm tüp kadar gitti ve temas gibi potansiyel kısa sürede oluşturulanHazır olarak bulundurulan çözelti, iç elektrodun saran çökelti yapısının üretilmesi için. Birincil enjeksiyon ilerledikçe yapı büyümeye devam etti. 1.0 V - şırınga sodyum sülfit çözeltisi takas ve ikincil enjeksiyon (oklar) başladı edildiğinde, potansiyel 0,9 yükseldi, bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Hazır olarak bulundurulan çözelti (100 mi) Primer Enjeksiyon (6 mi) Birincil Enjeksiyon Oranı V 1max (ort) İkincil enjeksiyon (6 mi) İkincil Enjeksiyon Oranı V 2max (ort) 75 mM FeCl 2 • 4H 2 O + 25 mM FeCl3 • 6H 2 O 0.1 M NaOH 3 ml / saat 0,431 V, σ = 0,002 2 S 2 O • 9H 2 ml / saat 0,881 V, σ = 0,047 0.1 M NaOH + 10 mM K 4 P 2 O 7 3 ml / saat 0,473 V, σ = 0,016 2 ml / saat 0,914 V, σ = 0,040 + 10 mM alanin 0,1 M NaOH 3 ml / saat 0.485 V, σ = 0.044 2 ml / saat 0,929 V, σ = 0,015 0.1 M NaOH + 10 mM K 4 P 2 O 7 + 10 mM alanin 3 ml / saat 0,239 V, σ = 0.061 2 ml / saat 0,923 V, σ = 0,033
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Enjeksiyon yolu ile kimyasal bir bahçe yapısının oluşturulması, bir çökelti oluşturmak reaktif iyonları ihtiva eden bir iki çözüm ara-yüz ile gerçekleştirilebilir. Çökelek yapılarını üretecek ve reaktif iyon ve konsantrasyonlarının doğru tarifi bulmak istediğiniz bir yapı deneme yanılma meselesidir büyümek için pek çok olası tepki sistemleri vardır. Enjeksiyon çözeltisi akış hızı programlanabilir şırınga pompa ile kontrol edilir ve bu da, doğal sistemde sıvı akışının farklı oranlarda simüle etmek için deneyler arasında değişebilir. Kimyasal bahçelerin yapısı kompozisyonu ve akış hızı gibi birçok faktöre bağlıdır ve birkaç saat olarak ve günler, haftalar, uzun süreler boyunca az yapıları büyümek mümkün. Bir de bu tür organik moleküller veya jeolojik veya biyolojik alakalı olduğu düşünülen diğer bileşenler olarak, enjeksiyon veya rezervuar çözeltisi içine diğer ilgi iz bileşenlerini ekleyebilirsiniz <sup> 27,28. Kimyasına bağlı olarak, bu bileşenler çökelti dahil edilebilir ve / veya reaksiyona maruz olabilir.
Burada 30,31 özellikli olanlar benzeri kristaller ya da 'pelet' 18,29 ve enjeksiyon deneyleri eriterek direkt büyüme de dahil olmak üzere kimyasal bahçe çökelti, büyüyen önceki çalışmalarında kullanılmıştır çeşitli yöntemler vardır. Güvenilir membran potansiyeli ölçmek mümkündür kimyasal bahçe Deney tasarlama, biri tamamen tüm deney boyunca çökelti zarı içinde "iç" teli saran bir yolunu oluşturmanız gerekir. Bu kristal büyümesi deneylerinde gerçekleştirmek için (14 imkânsız olmasa da) zor. Tel enjeksiyonu noktasının doğrudan yerleştirilmesi gerekir önceki enjeksiyon deneylerinde 13, biz genel olarak aksi kimyasal bahçesi genellikle l böylece tel büyüdükçe "engeller", gözlemlediğiRezervuar çözeltisi ve herhangi bir membran potansiyeli hem de tel eaving ölçülebilir. Enjeksiyon yoluyla yetiştirilen Kimyasal bahçeleri kullanılan kimyasal tepkime maddesi sistem (ler) bağlı yapısal kararlılık değişir - örneğin, demir-silikat ve demir-hidroksit sistemler rezervuar sıvı boşaltıldı zaman ayakta kalır daha sağlam yapılar vermek, saf demir-sülfür sistemleri ise Çözelti rahatsız halinde kolaylıkla çöker çok daha jelatinimsi bir çökelti elde hassas olma eğilimindedir. Zarından yüklü türlerin eşitsiz dağılımı kanamadan kimyasal bahçe veya membran önemli kırma bir çöküş, membran potansiyelindeki ani etkilere neden olur. Bu durumda, deney bu tip, kimyasal bir bahçe büyüdükçe bu hareket olmayacak ve deney / enjeksiyon kurulum istikrarlı ve büyüme sırasında jostled değildir, böylece tel dikkatle enjeksiyondan önce sabitlenmiş olması çok önemlidir.
Çünkürezervuar içine akan sıvının enjeksiyonunu takip öğretici esnek ve saydam olduğu Tygon borusu, paslanmaz çelik gibi diğer olasılıklar fazla tavsiye edilmektedir. Açık boru boru içinde oluşan çökelti parçacıkların gözlem için bir takunya çıkarmak için izin verir sağlar ve hava kabarcıklarının algılama / kaldırılmasını sağlar. Bu boru olumsuz kolayca şırınga iğnesi (Şekil 6) ile delinmiş olmasıdır. Önümüzde ilk enjeksiyondan yanından tüp içine doğrudan ikinci iğneyle yerine, aslında başka bir şırınga tüp hareket ettirerek enjektör anahtarlama ile denediği, ancak bu tekniğin delmeden gerçekleştirmek çok zordu. Tygon boru başka yararı, bir iğne takarken kazara delinmesi durumunda, biri sadece kapalı tüpün delinmiş kısmını kesebilir ve iğne tekrar takın olmasıdır.
Membran büyüme b tarafından yönlendirilirdaha düşük bir dereceye kadar uoyancy ve enjeksiyon basıncı. Enjeksiyon basıncının bir köklü değişiklik, özellikle sağlam çökeltiler üretemezler sistemlerde, kimyasal bahçe çökmesine neden olabilir. Şırıngalar geçiş yaparken, bu şırınga de kaldırılıyor, ya da sadece yukarıdaki, sıvı seviyesi geri akmasına ve muhtemel parçalanma önlemek için tutmak için önemlidir. Böyle bir olay da şırınga pompası rezervuarlarının yaklaşık düzeyinde olacak şekilde deney kurarak kaçınılması olabilir. Bu kadar uzun Kimyasal bahçe rahatsız kalır, şırıngalar geçiş yaparken deney belirli bir süre için "duraklar" eğer zar potansiyeli verilere küçük bir fark yaratıyor. Böylece bir sonraki geçmeden önce, bir defada bir dikkatle şırınga geçiş ve "Geri akış" olamaz ki kimyasal bahçenin iç basıncını düzenliyor şırınga sabitlemek için tavsiye edilir. Enjeksiyon hızı oldukça const tutulmalıdırAşırı enjeksiyon basıncı membran rüptürü beri birinci ve ikinci enjeksiyonlar arasındaki karınca, ve genel olarak, çok hızlı (minimum deney süresi ~ birkaç saat) olmamalıdır.
Bir veya daha fazla tepkime maddeleri aynı çözelti içinde mevcut olan da dahil olmak üzere, reaksiyon sistemleri, çeşitli kendinden montaj tortu büyümesi araştırılması için izin vermesidir Bu deney, çok yönlüdür. Şırıngaların takas daha sonra içinden geçen bir ikinci bileşen için, "kimyasal reaktör" olarak bu yapı kullanılarak, tek bir reaksiyon kimyası kullanılarak bir kararlı kimyasal bahçe büyüyen olasılığını sağlar. Örneğin, bir organik moleküller absorbe hale olup olmadığını araştırmak ve / veya demir mineralleri 26 oluşan bir hidrotermal baca içinde reaksiyona, bir ilgili inorganik bileşenlerin kimyasal bahçe büyümeye başladı ve daha sonra, ihtiva eden çözelti, ikinci bir şırınga aracılığıyla beslemek istediğini Örnek, nükleotitler, amino asitler, peptidler,ya da RNA 28. Bu adsorbe ve emici organik bileşenler çökelti haline ziyade onları daha rezervuar içine gondererek etkisi olurdu. Deneylerde, biz ikincil enjeksiyon demir sülfür bacaları nedeniyle sıvı basınç orijinal zarındaki muhtemelen yırtılmalar yoluyla, mevcut demir hidroksit bacaları üstüne büyümeye neden olduğu görülmüştür. Böylece, farklı bacalar iç en azından biraz bağlı olabilir ve membran farklı minerallerin bölümleri, metal sülfürler okyanus CO 2 indirgeme hidrotermal H 2 / oksitleyici, örneğin bir kökeni yaşam senaryosunda farklı işlevlere hizmet olabilir 32,33 ve demir fosfat oksihidroksitler reaksiyonları sürüş ve site 5,34,35 tarihinde amonyum nitrat azaltılması. Malzeme bilimi araştırmaları yanı sıra deney bu tür kullanılarak yapılabilir; örneğin kasıtlı katalitik bileşenlerin kimyasal bahçeleri oluşturucu (örneğin, alüminyumminosilicates) ve daha sonra tepkimeye içlerinden başka bileşenler (örneğin organik molekülleri ya da fosfatlar) beslenmesi. Bir de (Roszol ve Steinbock 2011 23 gibi) farklı inorganik çökeltileri üretmek için şırınga alternatif ile katmanlı malzemeler şekillendirme keşfetmek olabilir. Bu anaerobik koşullarda veya kimyasal bahçe oluşumu sırasında istenilen gaz kafa altında bireysel reaksiyon damarları tutmak için basit bir konudur.
Deney Bu tür sınırlamalar enflasyonu kaldırma kuvveti ve konveksiyon ile tahrik sistemlerinde, kimyasal bir bahçe yapıları kontrol etmek çok zordur olmasından çok bağlıdır. Çökelek yapıları kaldırmak ve deneyden sonra analiz etmek kırılgan ve zor olabilir. Kimyasal bahçe büyüme membran potansiyelinin ölçümü sağlamak için her zaman tahmin edilemez çünkü ek olarak, rezervuar içinde "dış" kablo Chemica önlemek için, enjeksiyon noktasından mesafeli olmalıdırHer iki teller saran l bahçesi. Ancak, bu önlem alarak telleri yakınında ideal zarının genellikle olmadığı anlamına gelir. Bunun yerine, kesin inorganik membran potansiyeli ölçümleri iki çözümleri 36 arasında bir parşömen kağıt şablonu üzerinde membran büyüyen elde edilebilir. Kimyasal bahçe deneylerde örnek ve / veya başka (örneğin, pH) İç çözüm ölçmek genellikle mümkün değildir; Detaylı gerçek zamanlı analiz sadece rezervuar çözüm üzerinde yapılabilir.
Doğal havalandırma ayrıca ısıtmalı hidrotermal akışkanın (~ 70-100 ° C) ve okyanus 4 arasındaki termal geçişlerini ev sahipliği yapacağını ve bu nedenle pozlar yüksek sıcaklık ve basınçta 37, kimya bahçe büyümeye istenebilir hidrotermal sistemleri simüle etmek Burada anlatılan kurulum ile meydan okuyor. Bu başlamadan önce sıcaklığını düzenlemek için bir ısıtma bobinde rezervuar şişe sarmak mümkün olacaktır; Bununla birlikte, bir farklılıkPompanın ent türü Benzer enjeksiyon solüsyonu ısıtmak için gerekli olabilir. Doğal sistem simüle etmek için, erimiş gazları dahil etmek gerekli olabilir (örneğin, CO2), ya çözelti içinde; Bu rezervuar (okyanus uyarıcı) içinde gerçekleştirmek için daha kolay olabilir iken, enjeksiyon (hidrotermal uyarıcı) için daha dikkatli bir hazırlık gerektirir. Derin deniz sistemlerinde, yüksek basınç (önemli bir etkiye sahip olabilir hem sıvılarında gaz basıncı artırarak, deneye bağlı olarak, baca büyüme ve kimyasını etkiler ve olabilir, örneğin kimyasal bahçesinde demir karbonat yağış neden olabilir CO 2 çözünmüş , hidrostatik basınç 6) da bağlı. Sıcaklık ve basınç çözünürlüğe, çökeltme ve birçok mineral belirli özelliklerini etkilediği için bu tip kimyasal bir bahçe deneylerinde yükseltilmiş ısı ve basınç bir araya getiren bir çok ilginçolasılıklar yol açacaktır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Syringe Pump | Fisher | 14-831-3 | Dual or multiple channel, depending on desired number of simultaneous experiments |
| Ferrous chloride tetrahydrate | Fisher | I90500 | Ferrous Chloride Tetrahydrate (Crystalline/Certified) |
| Ferric chloride hexahydrate | Fisher | I88-100 | Ferric Chloride Hexahydrate (Lumps/Certified ACS) |
| Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | S5881 | reagent grade, ≥98%, pellets (anhydrous) |
| Sodium sulfide nonahydrate | Fisher | S425212 | Sodium Sulfide Nonahydrate (Crystalline/Certified ACS). Store at -20 °C. Only open in a glove box or fume hood. Releases toxic H2S gas; all sulfide-containing solutions must be kept in a glove box or fume hood. |
| Potassium pyrophosphate | Sigma-Aldrich | 322431 | 97% |
| L-Alanine | Sigma-Aldrich | A7627 | |
| Syringes (10 cc) | Fisher | 14-823-16E | BD™ Syringe with Luer-Lok Tips (Without Needle) |
| Syringe needles (16 gauge) | Fisher | 14-826-18B | BD™ General Use and PrecisionGlide Hypodermic Needles, 16 G x 1.5 in. (38 mm) |
| Tubing | Cole Parmer | EW-06407-71 | Tygon Lab Tubing, Non-DEHP, 1/16" ID x 1/8" OD |
| Aluminum seals | Fisher | 0337523C | Thermo Scientific™ National™ Headspace 20 mm Crimp Seals |
| Gray butyl stoppers | Fisher | 0337522AA | Thermo Scientific™ National™ 20 mm Septa for Headspace Vials |
| Serum bottles | Sigma-Aldrich | 33110-U | Vials, crimp top, serum bottle, size 100 ml, clear glass, O.D. × H 51.7 mm × 94.5 mm. For these experiments, the bottom of the serum bottle should be cut off. |
| Pipette tips | VWR | 53511-682 | pipette tips 0.5-10 μl |
| Wire | McMaster-Carr | 8073K661 | Solid Single-Conductor Wire, UL 1007/1569, 20 AWG, 300 VAC |
References
- Leduc, S. The Mechanism of Life. , Rebman. London. (1911).
- Coatman, R. D., Thomas, N. L., Double, D. D. Studies of the growth of ‘‘silicate gardens’’ and related phenomena. J. Mater. Sci. 15, 2017-2026 (1980).
- Barge, L. M., et al. From Chemical Gardens to Chemobrionics. Chem. Rev. 115 (16), 8652-8703 (2015).
- Russell, M. J., Hall, A. J. The onset and early evolution of life. GSA Memoir. 198, 1-32 (2006).
- Russell, M. J., et al. The Drive to Life on Rocky and Icy Worlds. Astrobiology. 14 (4), 308-343 (2014).
- Macleod, G., Mckeown, C., Hall, A. J., Russell, M. J. Hydrothermal and oceanic pH conditions at 4Ga relevant to the origin of life. Origins Life Evol. B. 24, 19-41 (1994).
- Mielke, R. E., et al. Fabrication and Test of a Hydrothermal Reactor for Origin‐Of‐Life Experiments. Astrobiology. 10, 799-810 (2010).
- Russell, M. J., Hall, A. J. The emergence of life from iron monosulphide bubbles at a submarine hydrothermal redox and pH front. J. Geol. Soc. Lond. 154, 377-402 (1997).
- Vance, S., Harnmeijer, J., Kimura, J., Hussmann, H., Demartin, B., Brown, J. M. Hydrothermal systems in small ocean planets. Astrobiology. 7, 987-1005 (2007).
- Ehlmann, B. L., Mustard, J. F., Murchie, S. L. Geologic setting of serpentine deposits on Mars. Geophys. Res. Lett. 37, L06201 (2010).
- Hsu, H. -W., et al. Ongoing hydrothermal activities within Enceladus. Nature. 519, 207-210 (2015).
- Cartwright, J. H. E., García-Ruiz, J. M., Novella, M. L., Otálora, F. Formation of Chemical Gardens. J. Colloid Interf. Sci. 256, 351-359 (2002).
- Barge, L. M., et al. Characterization of Iron-Phosphate-Silicate Chemical Garden Structures. Langmuir. 28, 3714-3721 (2012).
- Glaab, F., Kellermeier, M., Kunz, W., Morallon, E., García-Ruiz, J. M. Formation and Evolution of Chemical Gradients and Potential Differences Across Self-Assembling Inorganic Membranes. Angew. Chem. Int. Edit. 124, 4393-4397 (2012).
- Pagano, J. J., Thouvenel-Romans, S. T., Steinbock, O. Compositional analysis of copper–silica precipitation tubes. Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 110-116 (2006).
- Parmar, K., et al. Characterization of cobalt precipitation tube synthesized through “silica garden” route. Mater. Charact. 60, 863-868 (2009).
- Parmar, K., Pramanik, A. K., Bandyopadhya, N. R., Bhattacharjee, S. Synthesis and characterization of Fe(III)-silicate precipitation tubes. Mater. Res. Bull. 45, 1283-1287 (2010).
- Cartwright, J. H. E., Escribano, B., Sainz-Díaz, I. Chemical-Garden Formation, Morphology, and Composition. I. Effect of the Nature of the Cations. Langmuir. 27, 3286-3293 (2011).
- Stone, D. A., Goldstein, R. E. Tubular precipitation and redox gradients on a bubbling template. P. Natl. Acad. Sci. USA. 101 (32), 11537-11541 (2004).
- Makki, R., Ji, X., Mattoussi, H., Steinbock, O. Self-Organized Tubular Structures as Platforms for Quantum Dots. J. Am. Chem. Soc. 136, 6463-6469 (2014).
- Long, D. -L., Tsunashima, R., Cronin, L. Polyoxometalates: Building Blocks for Functional Nanoscale Systems. Angew. Chem. Int. Edit. 49, 1736-1758 (2010).
- Mielke, R. E., et al. Iron-Sulfide-Bearing Chimneys as Potential Catalytic Energy Traps at Life’s Emergence. Astrobiology. 11, 933-950 (2011).
- Roszol, L., Steinbock, O. Controlling the Wall Thickness and Composition of Hollow Precipitation Tubes. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 20100 (2011).
- Ludwig, K. A., Kelley, D. S., Butterfield, D. A., Nelson, B. K., Früh-Green, G. Formation and evolution of carbonate chimneys at the Lost City Hydrothermal Field. Geochim. Cosmochim. Ac. 70, 3625-3645 (2006).
- Russell, M. J., Hall, A. J., Turner, D. In vitro growth of iron sulphide chimneys: possible culture chambers for origin-of-life experiments. Terra Nova. 1, 238-241 (1989).
- Russell, M. J., Daniel, R. M., Hall, A. J., Sherringham, J. A. A hydrothermally precipitated catalytic iron sulphide membrane as a first step toward life. J. Mol. Evol. 39 (3), 231-243 (1994).
- Barge, L. M., et al. Pyrophosphate Synthesis in Iron Mineral Films and Membranes Simulating Prebiotic Submarine Hydrothermal Systems. Geochim. Cosmochim. Ac. 128, 1-12 (2014).
- McGlynn, S. E., Kanik, I., Russell, M. J. Peptide and RNA contributions to iron-sulphur chemical gardens as life's first inorganic compartments, catalysts, capacitors and condensors. Philos. T. R. Soc. S-A. 370, 3007-3022 (2012).
- Cartwright, J. H. E., Escribano, B., Sainz-Díaz, C. I., Stocieck, L. S. Chemical-Garden Formation, Morphology, and Composition. II. Chemical Gardens in Microgravity. Langmuir. 27, 3294-3300 (2011).
- Thouvenel-Romans, S., Steinbock, O. Oscillatory Growth of Silica Tubes in Chemical Gardens. J. Am. Chem. Soc. 125, 4338-4341 (2003).
- Batista, B. C., Cruz, P., Steinbock, O. From Hydrodynamic Plumes to Chemical Gardens: The Concentration-Dependent Onset of Tube Formation. Langmuir. 30, 9123-9129 (2014).
- Herschy, B., et al. An origin-of-life reactor to simulate alkaline hydrothermal vents. J. Mol. Evol. 79, 213-227 (2014).
- Yamaguchi, A., Yamamoto, M., Takai, K., Ishii, T., Hashimoto, K., Nakamura, R. Electrochemical CO2 Reduction by Ni-containing Iron Sulfides: How Is CO2 Electrochemically Reduced at Bisulfide-Bearing Deep-sea Hydrothermal Precipitates? Electrochim. Acta. 141, 311-318 (2014).
- Hansen, H. C. B., Guldberg, S., Erbs, M., Koch, C. B. Kinetics of nitrate reduction by green rusts—effects of interlayer anion and Fe (II): Fe (III) ratio. Appl. Clay Sci. 18 (1), 81-91 (2001).
- Trolard, F., Bourrié, G. Fougerite a natural layered double hydroxide in gley soil: habitus, structure, and some properties. Clay Minerals in Nature - Their Characterization, Modification and Application. , InTech. (2012).
- van Oss, C. J. Specifically Impermeable Precipitate Membranes. Surface and Colloid Science. , Springer. US. 115-144 (1984).
- Baaske, P., et al. Extreme accumulation of nucleotides in simulated hydrothermal pore systems. P. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 9346-9351 (2007).
