Т.Г. Калініченко, Н.Н. Багмут, О.Б. Брик, В.В. Радчук. ПАРАМАГНІТНІ ЦЕНТРИ МАГНІЙВМІСНОГО ГІДРОКСИЛАПАТИТУ

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.40.04.045
УДК 549.903 : 539.219.3
Т.Г. Калініченко 1, М.М. Багмут 1, О.Б. Брик 1, В.В. Радчук 2
1 Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34
E-mail: t_kalinichenko@yahoo.com
2 Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
03186, м. Київ, Україна, Чоколовський б-р, 13
Е-mail: valentyn.radchuk@gmail.com
Мова: російська
Мінералогічний журнал 2018, 40 (4): 45-52
ПАРАМАГНІТНІ ЦЕНТРИ МАГНІЙВМІСНОГО ГІДРОКСИЛАПАТИТУ
Анотація: Під час ізовалентних та гетеровалентних заміщеннях в катіонних та аніонних позиціях в структурі апатиту виникають локальні зміни симетрії і створюються предцентрові ситуації, що сприяють формуванню різних парамагнітних центрів. Властивості цих центрів залежать від кількості ізоморфних і неізоморфних заміщень, а також від температурної обробки синтезованих матеріалів, яка впливає на стабільність та властивості синтезованих зразків. Інформація про парамагнітні центри та особливості структури гідроксилапатиту (ГАП) важлива для синтезу апатитної біокерамики, виготовлення імплантатів на основі синтетичного ГАП, а також для вирішення проблем ретроспективної дозиметрії. У цій роботі за допомогою методу електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) вивчено порошкові зразки ГАП, в яких іони кальцію заміщені іонами магнію різної концентрації. Зразки ГАП були синтезовані, а потім стабілізовані за температури 600 і 900 °С. У зразках, що нагрівалися за 600 °С, спостерігаються парамагнітні центри NO32-, які зі збільшенням концентрації магнію перетворюються на NO42-. Спектри ЕПР ГАП, що нагрівалися за 900 °С, представлені центрами PO32- і CO33-. З підвищенням концентрації магнію в пробах інтенсивність сигналів ЕПР цих центрів і час спін-ґраткової релаксації збільшуються. Показано, що у відпаленому синтетичному гідроксилапатиті дублетний сигнал ЕПР з розщепленням 50,1 мТл і фактором спектроскопічного розщеплення gеф = 2,016, який раніше багато дослідників приписували атомарному водню, обумовлений центром PO32-. Показано, що в синтетичному ГАП магній, що ізоморфно заміщує кальцій в структурі апатиту, істотно впливає на утворення парамагнітних центрів, а також на радіоспектроскопічні параметри цих центрів. При цьому тип і кількість парамагнітних центрів, а також релаксаційні характеристики цих центрів, істотно залежать від особливостей температурної стабілізації ГАП.
Ключові слова: електронний парамагнітний резонанс, магнійвмісний гідроксилапатит, парамагнітні центри.
Література:

  1. Брик А.Б., Шпак А.П., Клименко А.П., Карбовский В.Л., Дубок В.А., Калиниченко А.М., Багмут Н.Н., Бевз В.В. ЭПР азотсодержащих ион-радикалов в биогенных и синтетических фосфатах кальция // Мінерал. журн. — 2006. — 28, № 1. — С. 20—31.
  2. Брик А.Б., Данильченко С.Н., Радчук В.В., Карбовский В.Л., Калиниченко А.М., Багмут Н.Н. Термоактивируемые изменения свойств биогенных и синтетических карбонатсодержащих апатитов по данным рентгеновской дифракции и ЭПР // Мінерал. журн. — 2007. — 29, № 2. — С. 32—47.
  3. Вертц Дж.Э., Болтон Дж.Р. Теория и практические приложения метода ЭПР. — М. : Мир, 1975. — 548 с.
  4. Гилинская Л.Г., Щербакова М.Я. Изоморфные замещения и структурные нарушения в апатите по данным ЭПР // Физика апатита. — Новосибирск : Наука, 1975. — С. 7—63.
  5. Данильченко С.Н., Кулик А.Н., Бугай А.Н., Павленко П.А., Калиниченко Т.Г., Ульянчич Н.В., Суходуб Л.Ф. Определение содержания и локализации магния в биоапатите кости // Журн. прикл. спектр. — 2005. — 72, № 6. — С. 821—826.
  6. Дудченко Н.О. Особливості формування азотовмісного радикала у зразках біогенного гідроксилапатиту за даними ЕПР // Мінерал. журн. — 2011. — 33, № 3. — С. 46—49.
  7. Каназава Т. Неорганические фосфатные материалы / Под ред. А.П. Шпака, В.Л. Карбовского. — Киев : Наук. думка, 1998. — 297 с.
  8. Ульянчич Н.В., Лихнякевич Т.Г. Использование синтетического керамического гидроксилапатита (КЕРГАП) для регенерации костной ткани // Ортопедия, травматол. и протезир. — 2000. — № 2. — С. 138—141.
  9. Эткинс П., Саймонс М. Спектры ЭПР и строение неорганических радикалов. — М. : Мир, 1970. — 311 с.
  10. Brik A.B., Bagmut N.N., Kalinichenko A.M., Atamanenko O.N., Scherbina O.I., Dubok V.A., Ulyanchich N.V. Characteristics of Phosphate Paramagnetic Centers in Natural Apatites, Biominerals and Their Synthetic Analogues // Mineral. Journ. (Ukraine). — 2000. — 22, № 4. — P. 8—18.
  11. Elliott J.C. Structure and Chemistry of the Apatites and Other Calcium Orthophosphates // Studies in Inorganic Chemistry. — Vol. 18. — Amsterdam : Elsevier Science, 1994. — 404 p.
Українська