Всем известно, что ГАП (гидроксилапатит) – биосовместимый материал для замены поврежденной костной ткани, однако исследователи химического факультета МГУ предлагают использовать матриалы с подобной структурой совсем иначе – в качестве … пигмента.

Коллективом лаборатории неорганического материаловедения химического факультета МГУ был проведен синтез и анализ силикатов со структурой апатита, легированных ионами меди.

Впервые соединение на основе стронциевого гидроксиапатита с наличием ионов меди в гексагональных каналах было получено в лаборатории неорганического материаловедения в 2001 году. Методом рентгеноструктурного анализа была установлена интересная особенность данного материала. Она заключается в том, что ионы меди занимают позиции атома водорода (в гексагональных каналах), а не позиции металла в матрице (гидроксиапатит). В результате легирования полученный материал приобрел фиолетовую окраску. В связи с этим, он уже нашел свое применение в качестве пигмента.

Также было обнаружено появление яркой окраски кальциевого и бариевого гидроксиапатита после введения ионов меди (голубой и малиновый соответственно, Рис. 1). Изменяя содержание ионов меди в гексагональных каналах, можно варьировать интенсивность окраски. Таким образом, становится интересно, насколько возможно расширить спектр окраски подобных материалов. Исследования проводятся путем синтеза различных соединений со структурой апатита, их легирования ионами меди и дальнейшего анализа.

Рис. 1. Изменение цвета кальциевого, стронциевого и бариевого гидроксиапатита в результате легирования ионами меди.

Структура получаемых соединений представлена на рис. 2. Показано, что введение ионов меди приводит к увеличению параметров элементарной ячейки. Результаты измерения магнитной восприимчивости (при температурах от 5 до 300К в магнитном поле 1 Тл) показали, что материалы, содержащие медь, являются почти полностью диамагнитными (что соответствует присутствию меди +1). Очень маленький парамагнитный вклад соответствует содержанию примерно 0,01–0,02 мольных долей меди (II). Появление окраски при введении меди можно объяснить d-d-переходами Cu(II).

Рис. 2. Структура получаемого соединения. М – ион металла матрицы (La-Sr или La-Ca). Справа выделен гексагональный канал, внутрь которого вводятся ионы меди.

Первоисточник: Pavel E. Kazin, Mikhail A. Zykin, Olga R. Gazizova, Yury D. Tretyakov Introduction of Copper Ions in the Hexagonal Channels of the Apatite Type La–Sr and La–Ca Silicates. – Z. Anorg. Allg. Chem. – 2009. – 635. – P. 2072–2076.