水酸アパタイトの構造欠陥の紫外ラマン散乱による高温その場観察

点击翻译按钮获取中文摘要

生体材料、電子材料など様々な分野で応用が期待されている水酸アパタイトhydroxyapatite Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2の分解反応、イオン伝導率などの物理的、化学的性質は、その結晶構造、特にOHイオンと密接に関連している。そこで、高温下におけるOHイオンの正確な定量法を確立することが、アパタイトの基礎科学のみならず実用上重要であるが、高温でのアパタイトの構造変化に関する研究は、1972年にSeuterが一度報告したのみである。これらの材料を研究するために一般的に用いられてきた粉末X線回折(XRD)では、OHイオンの情報を十分に得にくい。そこで本研究ではOHイオンに比較的敏感なラマン散乱により、高温での構造変化の観察を行った。ラマン散乱では通常、緑や青の可視レーザーを用いているために熱輻射の影響が大きく、ラマン散乱可能な温度領域が制限されていることが問題である。そこで、本研究では紫外レーザーを用いた高温ラマン散乱装置を用いて、熱輻射の影響を軽減し、超高温領域におけるその場で水酸アパタイト中のOHイオンを感度良く観察(実況中継)を行った。今年度の実施内容は、高温での粉末X線回折データのリートベルト解析を行うことにより、構造の温度依存性を観察し、更にはラマン散乱よりも局所構造に敏感なプロトン固体NMR法を用いて、水素イオン近傍の欠陥構造の観察を行った。また、熱分析を用いて高温での熱量、重量変化を観察した。そして、結晶内のOHイオンの微妙な変化(欠陥)に由来する構造変化をX線回折・ラマン散乱・NMR・熱分析により総合的に考察を行った。