Polycrystalline layers of electrochemicaly synthesized oriented biomimetic aragonite

Calcium carbonate can be found in many natural materials, such as coral and shells of various crustaceans and mollusks. The growth of its various polymorphs, aragonite, calcite and vaterite, in the presence of biological molecules, affect their organization in terms of crystalline microstructure and long range order (texture and ultrastructure). Electrodeposition was chosen in this work for its growth speed and a good control of instrumental parameters. We have selected the growth of aragonite, mimicking the texture of the nacre of Haliotis tuberculata tuberculata but with a less pronounced crystal orientation. A growth of oriented pseudo-hexagonal platelets, with a double-twinning and a relative orientation of approximately 60° to each other, seems to be close to the observations on natural nacres of different molluscs. A X-ray diffraction study of the deposits obtained in the presence of chitosan and organic molecules extracted from natural nacres shows their influence on the crystalline texture but also on the lattice of aragonite and on the carbonate groups. The aplanarity of carbonate groups shows the deformation induced by the molecules during the crystal growth. This study shows that a mineral-organic synthetic approach can give new insights on the process leading to the growth of natural organic crystals in terms of crystalline orientation, lattice distortion, structure and crystalline microstructure.; On retrouve CaCO3 dans de nombreux matériaux du Vivant, comme par exemple le corail, les carapaces et les coquilles de différents crustacés et mollusques. La croissance des différentes formes allotropiques de CaCO3 , aragonite, calcite et vatérite, en présence de molécules biologiques, est influencée en terme d'organisation cristalline, de microstructure et d'ordre à grande échelle (texture et ultrastructure). La voie électrochimique a été choisie dans ce travail pour sa vitesse de formation de dépôt ainsi qu'un bon contrôle des paramètres instrumentaux. Nous avons sélectionné l'aragonite dans le dépôt ainsi que sa croissance texturée rappelant celle de la nacre de Haliotis tuberculata tuberculata avec toutefois une orientation cristalline moins prononcée. Une croissance en plaquettes pseudo-hexagonales orientées, présentant un double-maclage et une orientation d'environ 60° les unes par rapport aux autres, rappelle les observations faites sur les nacres de différents mollusques. Une étude par diffraction des rayons X sur des dépôts obtenus en présence de chitosan et de molécules organiques extraites de nacres naturelles montre leur influence sur la texture cristalline, les mailles de l'aragonite et les groupements carbonate. Le décalage de l'atome de carbone par rapport au plan des oxygènes de ce groupement révèle la déformation induite par les molécules durant la croissance cristalline. Cette étude montre que par une approche minérale-organique synthétique, on peut se rapprocher des processus conduisant à la croissance d'organo-cristaux naturels, pour la texture, la distortion de mailles, la structure et le faciès cristallin.