Все большее внимание исследователей привлекают методы получения висмут-содержащего апатита.

Учеными Университета Лобачевского под руководством к.х.н., с.н.с. научно-исследовательской лаборатории кафедры химии твердого тела химического факультета была разработана новая методика получения висмут-содержащего апатита, а также проведено изучение его кристаллической структуры и термодинамических свойств для дальнейшего моделирования поведения материала в условиях эксплуатации.

Материалы на основе соединений с кристаллической структурой минерала апатита имеют широкий спектр областей использования: от удобрений до ионных проводников. Данный факт обусловлен тем, что в структуру таких веществ можно внедрить практически любой элемент Периодической системы, что приводит к изменению эксплуатационных характеристик.

Гидроксиапатит, имеющий формулу Ca5(PO4)3OH, широко применяется в области медицины как основа материалов для восстановления костной ткани, т.к. он химически и структурно подобен ее неорганическому компоненту.

На кафедре химии твердого тела химического факультета ННГУ исследования данного соединения и его аналогов проводятся уже около 10 лет. Одно из последних достижений — внедрение в кристаллическую структуру соединения атомов висмута. Висмут и его соединения проявляют антимикробную активность, в связи с этим получение висмут-содержащего апатита позволит в дальнейшем получать материал, сочетающий биологическую совместимость и антимикробные свойства.

Для получения вещества была предложена схема твердофазного синтеза, позволившая существенно снизить температуру процесса по сравнению с литературными данными. Уточнение кристаллической структуры соединения, проведенное методом Ритвельда, позволило определить распределение атомов по кристаллографическим позициям, что необходимо знать при дальнейшем объяснении свойств вещества.

По словам Евгения Буланова, исследователями было обнаружено, что для биоматериалов важным является не только нахождение способов получения вещества, но и знание поведения материала в условиях эксплуатации.

«Ответ на такой вопрос может дать термодинамическое моделирование. Экспериментально определенные стандартные термодинамические функции висмут-содержащего апатита будут использованы для анализа возможных превращений вещества уже после имплантации в организм человека с целью предсказания возможных негативных последствий (разрушение материала, вызванное изменением его фазового состава)», — отмечает Евгений Буланов.

Также исследователи Университета Лобачевского обнаружили ряд аномальных изменений свойств в низкотемпературной области, требующих дальнейшего изучения: формирование сверхструктуры в районе 173 К и увеличение теплоемкости при понижении температуры ниже 8 К.

Работы проведены коллективом под руководством к.х.н., с.н.с. научно-исследовательской лаборатории кафедры химии твердого тела химического факультета Университета Лобачевского Буланова Евгения Николаевича в рамках реализации проекта по гранту РФФИ в сотрудничестве с коллегами Наньянгского Технологического университета и опубликованы в статье Bulanov E.N., Korshak K.S., Lelet M.I., Knyazev A.V., Baikie T. Bi-apatite: synthesis, crystal structure and low-temperature heat capacity // Journal of Chemical Thermodynamics. 2018. V. 124. P. 74-78. DOI 10.1016/j.jct.2018.04.021