Xương và răng của chúng ta được cấu tạo từ một cấu trúc phức tạp gồm các vật liệu hữu cơ và vô cơ. Diện tích bề mặt lớn của các vật liệu này trong cơ thể tạo ra một con đường then chốt cho quá trình hấp phụ các ion có lợi và có hại vào cơ thể chúng ta. Việc hiểu rõ chính xác cách thức các tạp chất cấp độ nguyên tử này được tích hợp vào cấu trúc của xương và răng, cũng như cách chúng ảnh hưởng đến độ bền, độ dẻo dai và các đặc tính khác, là chìa khóa để phát triển các phương pháp nhằm tối đa hóa lợi ích và giảm thiểu tác hại. Kỹ thuật chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử (Atom probe tomography - APT) cho phép phân tích ở quy mô nguyên tử các tạp chất này trong nền vật liệu xung quanh dưới dạng 3D, mang lại những góc nhìn độc bản về sự sắp xếp của các nguyên tử.
Chiton là loài động vật thân mềm biển có hàm răng thuộc hàng cứng nhất trong số các loài động vật vì chế độ ăn của chúng bao gồm cả đá. Bản đồ SEM-EDS (hình giữa) tiết lộ một lõi hydroxyapatite [Ca5(PO4)3(OH)] được bao bọc bởi một lớp vỏ bọc bằng magnetite [Fe3O4]. Phân tích sâu hơn từ bên trong lớp vỏ bọc magnetite cho thấy một cấu trúc mới lạ. Nhúng bên trong lớp magnetite là các sợi nano hữu cơ (organic nanofibers). Nhiều loại sợi nano khác nhau cùng tồn tại, một số sợi trong đó tích hợp nguyên tố Na và những sợi khác tích hợp Mg. Hình dạng và sự phân bố phức tạp của các sợi này cùng các giao diện hữu cơ/vô cơ có thể được phân tích 3D thông qua kỹ thuật chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử để giúp chúng ta hiểu rõ về các khoáng vật sinh học (biominerals) này cũng như nguồn gốc tạo nên các đặc tính mới lạ của chúng.
Joester, D., A. C. Hillier, Y. Zhang, and T. J. Prosa (2012), Organic Materials and Organic/Inorganic Heterostructures in Atom Probe Tomography, Microscopy today, May, 26–31.