Raman and ESR study of gas detonation deposited hydroxyapatite coatings

Abstract

Structural modification of hydroxyapatite (HAP) formed by gas detonation HAP deposition on metal substrates has been studied using Raman spectroscopy and electron spin resonance (ESR) techniques. It was revealed, that the detonation deposition of the initial HAP powder has been found to result in a considerable broadening of the main Raman band peaked at 960 cm⁻¹ and the appearance of additional ones near 947 cm⁻¹ and 970 cm⁻¹. In ESR spectra, the signals originated from intrinsic HAP defects such as O₃⁻-radicals and F-centers are observed. The changes in the Raman and ESR spectra indicate local variations of HAP structure, namely amorphization at the coating/substrate interface, partial dehydration and increased concentration of intrinsic defects. Nucleation of a new structural phase, oxyapatite, has been also observed.

Методами комбінаційного розсіяння світла (КРС) і електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) досліджено структурну модифікацію гідроксилапатиту (ГАП), отриманого методом детонаційного осадження на металеві підкладки. Виявлено, що детонаційне осадження вихідного пороmка ГАП веде до суттєвого уmирення основної смуги з максимумом близько 960 см⁻¹, а також до появи додаткових смуг близько 947 і 970 см⁻¹. У спектрах ЕПР спостерігається дефект, що віповідає O₃⁻-радикалу і F-центрам. Зміни у спектрах КРС і ЕПР вказують на локальні зміни у структурі ГАП, а саме на аморфізацію на інтерфейсі підкладка-покриття, часткову дегідрацію та збільшення концентрації власних дефектів. Також спостерігається зародження нової фази оксіапатиту.

Методами комбинационного рассеяния света (КРС) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) изучена структурная модификация гидроксилапатита (ГАП), полученного методом детонационного осаждения на металлические подложки. Выявлено, что детонационное осаждение исходного порошка Г АП ведет к существенному уширению основной полосы с максимумом около 960 см⁻¹, а также к появлению дополнительных полос около 947 и 970 см⁻¹. В спектрах ЭПР наблюдается дефект, соответствующий O₃⁻-радикалу и F-центрам. Наблюдаемые изменения в спектрах КРС и ЭПР указывают на локальные изменения в структуре ГАП, а именно, на аморфизацию на интерфейсе подложка-покрытие, частичную дегидрацию и увеличение концентрации собственных дефектов. Также наблюдается зарождение новой фазы оксиапатита.