生物矿化过程在自然界中普遍存在，人们期望了解生物分子在晶体表面的具体作用方式和位点，在更深层次上揭示生物矿化机制，指导纳米无机材料的仿生合成。研究表明，参与生物矿化的生物分子往往富含酸性官能团，通过有机-无机界面作用控制着无机矿物的成核与生长，从而对晶体的形貌和结构起着调控作用。因此考察不同分级结构的生物分子（氨基酸、多肽、蛋白质）添加剂对无机矿物生长的影响。使用从生物体系中分离、提纯获得的蛋白质等矿化大分子来研究界面作用机制，可以获得直接的实验证据。多肽与蛋白质的分子组成相同，但由于其组成氨基酸数目较少，容易通过分子设计对其分子性质、二级结构进行调控，因此也是一个在分子水平上研究有机-无机界面作用的理想选择。多肽、蛋白质的基本组成单元是氨基酸，氨基酸中的官能团，如羧基、氨基、羟基等，同样也是多肽、蛋白质的基本组成单元。这些基本的官能团在生物矿化过程中起着十分重要的作用。之前对于酸性氨基酸的研究相对较多，而对中性和碱性氨基酸的研究相对较少。通过液相原子力显微镜法可以深入理解官能团、二级结构、分子性质等在界面识别过程中所发挥的作用。考察了空白碳酸钙过饱和溶液中外界影响因素对方解石（104）面台阶生长的影响。结果表明，随着生长液过饱和度的增大，正、负方向的台阶生长速率明显加快。离子强度越小，螺旋生长丘的台地宽度越宽。温度的改变同样可以影响螺旋生长丘的形貌和速率。在一定过饱和度下，观察由位错源处新长出的台阶，测量了正、负方向的临界台阶长度，并根据台阶的临界长度算出了正、负方向平均台阶边缘自由能。氨基酸对方解石（104）面螺旋生长丘生长的影响。考察了中性非手性氨基酸甘氨酸（Gly），酸性手性氨基酸天冬氨酸和谷氨酸（L/D-Asp和L/D-Glu）以及碱性氨基酸赖氨酸（L-Lys）的作用。分析了氨基酸分子中的活性官能团（α-氨基、α-羧基以及侧链官能团）在与方解石的界面相互作用过程中所起的效果。固-液界面的分子识别作用主要有三种，即静电作用、结构匹配和立体化学互补。通过液相原子力显微镜法可以深入理解并区分单个官能团在界面识别过程中所发挥的作用。甘氨酸是非手性氨基酸，它对（104）面的影响是关于c-glide对称的，表达纯体系中并不存在的[421]方向。酸性手性氨基酸L/D-天冬氨酸的加入，表达了纯体系中并不存在的[010]方向，优先影响生长丘的负台阶方向。手性的L/D-天冬氨酸对（104）面的影响呈镜面对称。L-Asp对[481]_方向影响强，而D-Asp对[441]_方向影响强。谷氨酸虽然只比天冬氨酸侧链多一个亚甲基，但是它对（104）面生长丘的影响却和天冬氨酸有很大不同。L-Glu生长时优先吸附在c-glide右侧的[421]方向，对左侧的台阶没有明显影响。D-Glu存在下螺旋生长丘的形貌和L-Glu的影响正好相反。L/D-Glu生长时[421]方向的表达归因于L/D-Glu中的α-NH3+和α-COO-与方解石表面钙原子的配位。而侧链基团的存在，使得L/D-Glu对方解石台阶的影响表现出手性，使方解石的形貌失去对c-glide的对称性。碱性的赖氨酸优先影响c-glide右侧的[421]方向，对左侧的台阶没有明显影响。L-Lys生长时[421]方向的表达归因于L-Lys中的α-NH3+和α-COO-与方解石表面钙原子的配位。而侧链基团的存在，使得L-Lys对方解石台阶的影响表现出手性，使方解石的形貌失去对c-glide的对称性。溶液的过饱和度越大，氨基酸的影响也越弱，即较大的过饱和度会减弱添加剂的影响效果。螺旋生长丘的形貌主要取决于添加剂分子的空间结构，而且主要取决于氨基酸分子中各个官能团的间距。在方解石-氨基酸固-液界面相互作用中，结构匹配起主导作用，立体化学互补、分子手性以及扭折位的空间环境起次要作用，静电吸引所起的作用很小。两亲性多肽对方解石（104）面螺旋生长丘的影响，随着疏水部分疏水性的增加，其对方解石螺旋生长丘的形貌和速率的影响是逐渐减弱的。加入多肽Ac-G4D-OH可以使生长丘负方向的台阶变弯曲，增大正、负方向的台阶生长速率。而同样浓度的Ac-A4D-OH或Ac-V4D-OH的加入对生长丘的形貌都没有明显的影响。螺旋肽在水溶液中的α-helix结构含量可以通过温度来调控。不同条件下，多肽3E、3D对方解石晶体的生长有明显的影响且与多肽的构象密切相关。低浓度，3℃时，α-helix含量较高，晶体沿[010]（C-轴）方向拉长，表达了{110}晶面；25℃时，α-helix含量较低，对方解石的修饰影响较小。高浓度，两种温度3℃和25℃时，对方解石晶体的修饰基本一致。因为多肽浓度较高时，25℃下溶液中α-helix结构的含量已达到足够对碳酸钙晶体形貌进行修饰的量。白蛋白和溶菌酶是鸡蛋白中的两种主要蛋白质。研究表明，白蛋白对方解石（104）面螺旋生长丘的影响主要有两个方面，有利于在台地表面形成无定形碳酸钙（ACC）-白蛋白的聚集体并且通过降低离子在台阶表面的能垒加速台阶的生长速率。这两种作用都和白蛋白本身的性质密切相关，酸性和两亲性。相反，溶菌酶是一种碱性蛋白，并不诱导无定形态的产生。它和台阶边缘作用分切台阶，使台阶发生聚束并在较高浓度完全抑制台阶的生长。