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Accès ouvert déclaré 2025 article

Nanoscale Characterization of Fungal-Induced CaCO3 Precipitation: Implications for Self-Healing Concrete

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Rattachement africain : se, de. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Cracks in concrete compromise structural integrity by exposing steel reinforcement to corrosion agents, shortening its service life. Fungal-induced calcium carbonate (CaCO 3 ) precipitation via urea hydrolysis offers a fast and robust self-healing mechanism to seal the cracks, extending the lifespan while reducing the carbon (C) footprint of concrete infrastructure. However, current studies rely on bulk-scale analytical methods, which lack the spatial resolution and chemical sensitivity to distinguish and map CaCO 3 polymorphs at the nanoscale. This study combined scanning electron microscopy (SEM) and synchrotron-based scanning transmission X-ray microscopy (STXM) with near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy to characterize fungal CaCO 3 polymorphs at the nanoscale. CaCO 3 biominerals precipitated by three urease-positive fungi were sectioned into 75–200 nm thin layers. STXM data were collected from at least two spots per section, focusing on Ca (L-edge) and C (K-edge) chemical speciation and elemental quantitative mapping. Calcite, the thermodynamically most stable polymorph, was identified as the predominant mineral phase precipitated by all fungi species, while aragonite and non-CO 3 –Ca species (CaCl 2 or Ca adsorbed onto extracellular polymeric substances (EPS)) occurred as minor components. In fungal species 2, we observed nanoscale heterogeneity in Ca phases across five analyzed spots, three dominated by calcite with minor contributions of other Ca species, while the others showed mixed CaCO 3 /non-CO 3 phases, as confirmed by NEXAFS spectra. These findings suggest that biomineralization in the fungal micro and nanoenvironment is influenced by localized physicochemical and metabolic conditions that shape mineral phases. C NEXAFS spectra further supported the Ca data, showing C-specific spectral features in the calcite-rich regions across all samples. This underscores STXM’s capability to resolve complexities and mechanisms of fungal CaCO 3 formation (e.g., mineral phase composition, fungal organic-mineral interactions, and spatial heterogeneity). Overall, this study provides critical nanoscale insights into fungal CaCO 3 precipitation, thus providing valuable guidance in optimizing fungal systems in self-healing concrete applications.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Nanoscale Characterization of Fungal-Induced CaCO<sub>3</sub> Precipitation: Implications for Self-Healing Concrete
Date Crossref
20/06/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Lund University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • MAX IV Laboratory pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • University of Bayreuth pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • BayCEER pays non établi dans la notice
    Institution

Lund University, MAX IV Laboratory et University of Bayreuth, avec 1 autre affiliation.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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