Электронная структура гидроксилапатита бария Ba10(PO4)6(OH)2

Abstract

Методом рентгенiвської фотоелектронної спектроскопiї в поєднаннi з теоретичними розрахунками вивчено вплив iзоморфного замiщення Ba → Ca на електронну структуру гiдроксилапатиту. Показано, що для апатиту барiю зберiгається та сама тенденцiя формування валентної смуги, що й для кальцiєвого та стронцiєвого апатитiв, яка при iзоморфних замiщеннях Ba → Ca зумовлює збiльшення iонної складової хiмiчного зв’язку барiю з iонами кисню та звуження валентної смуги для барiєвого апатиту. Виявленi iстотнi вiдмiнностi в ступенi iонностi хiмiчного зв’язку анiонiв кисню з катiонами барiю, якi перебувають у двох нееквiвалентних кристалографiчних позицiях. Встановлено, що взаємодiя в пiдгратцi металу здiйснюється переважно мiж атомами барiю, якi перебувають у другiй кристалографiчнiй позицiї, за участю атомiв кисню гiдроксильної групи.

X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and theoretical calculations are combined in order to study the influences of isomorphous Ba → Ca substitutions on the electronic structure of hydroxyapatite. We have found that the valence band formation of barium apatite displays similarities with that of calcium and strontium apatites. The isomorphous substitution of calcium by barium leads to an increase in the bond ionicity of barium with oxygen ions and to narrowing the valence band of barium apatite. Essential differences in the bond ionicities for barium cations occupying two nonequivalent crystallographic sites are revealed. It is established that the interaction in the metal sublattice occurs mainly between barium atoms occupying Ba2(II) sites with participation of the oxygen atoms of hydroxyl groups.