a面配向ハイドロキシアパタイト膜の結晶成長メカニズム
歯や骨の主成分であるハイドロキシアパタイト（HA）は、六方晶の結晶構造に由来する電気的異方性を有している。この性質を利用して、クロマトグラフィやバイオセンサ、人工関節など広い分野での応用が行われている。我々は、異方性の特長をさらに効率的に活用することを目的として、配向制御HA膜作製法の研究を行ってきた。その結果、パルスレーザーデポジション法を用いて、基板種を選択することにより、実験的にa面、c面配向HA膜を作り分けることに成功した。後者については、エピタキシーを期待して六方晶系のサファイア単結晶基板やZnO膜上に実現することができ、その成長メカニズムは概ね理解することができたが、前者については...
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| Published in | Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering Vol. Annual56; no. Abstract; p. S251 |
|---|---|
| Main Authors | , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
公益社団法人 日本生体医工学会
2018
Japanese Society for Medical and Biological Engineering |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1347-443X 1881-4379 |
| DOI | 10.11239/jsmbe.Annual56.S251 |
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| Abstract | 歯や骨の主成分であるハイドロキシアパタイト（HA）は、六方晶の結晶構造に由来する電気的異方性を有している。この性質を利用して、クロマトグラフィやバイオセンサ、人工関節など広い分野での応用が行われている。我々は、異方性の特長をさらに効率的に活用することを目的として、配向制御HA膜作製法の研究を行ってきた。その結果、パルスレーザーデポジション法を用いて、基板種を選択することにより、実験的にa面、c面配向HA膜を作り分けることに成功した。後者については、エピタキシーを期待して六方晶系のサファイア単結晶基板やZnO膜上に実現することができ、その成長メカニズムは概ね理解することができたが、前者についてはAu膜上でのみ確認されており、成長メカニズムについては明らかになっていなかった。そこで本研究では、a面配向HAの成長メカニズムについての検討を行った。Auの表面エネルギーに着目し、成膜中の真空度と成長温度を踏まえ、Au－HA界面でのHA粒子のマイグレーションと結晶核形成について考察した。その結果、Volmer-Weber型の成長モデルで説明することができることが明らかとなった。 |
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| AbstractList | 歯や骨の主成分であるハイドロキシアパタイト（HA）は、六方晶の結晶構造に由来する電気的異方性を有している。この性質を利用して、クロマトグラフィやバイオセンサ、人工関節など広い分野での応用が行われている。我々は、異方性の特長をさらに効率的に活用することを目的として、配向制御HA膜作製法の研究を行ってきた。その結果、パルスレーザーデポジション法を用いて、基板種を選択することにより、実験的にa面、c面配向HA膜を作り分けることに成功した。後者については、エピタキシーを期待して六方晶系のサファイア単結晶基板やZnO膜上に実現することができ、その成長メカニズムは概ね理解することができたが、前者についてはAu膜上でのみ確認されており、成長メカニズムについては明らかになっていなかった。そこで本研究では、a面配向HAの成長メカニズムについての検討を行った。Auの表面エネルギーに着目し、成膜中の真空度と成長温度を踏まえ、Au－HA界面でのHA粒子のマイグレーションと結晶核形成について考察した。その結果、Volmer-Weber型の成長モデルで説明することができることが明らかとなった。 Hydroxyapatite (HA) has electrical anisotropy due to its crystal structure. This property was applied to medical devices. We have developed techniques for making uniaxial crystalline HA film with an aim to apply the anisotropy more efficiently, then we succeeded in making a- and c-axis oriented HA films separately with pulsed laser deposition. Since the c-axis oriented HA film was epitaxially grown on a ZnO film and an Al2O3 single crystal as we have expected, we could almost understand a growth mechanism. The a-axis oriented HA film was succeeded only on an Au film, we have not clarified the mechanism yet. So, we studied the growth mechanism of the a-axis HA film. Here, we focused on a surface energy of Au during the HA deposition and considered how crystal nucleus was formed at an interface between Au and HA. As a result, the a-axis growth was explained by Volmer-Weber-type growth model. 歯や骨の主成分であるハイドロキシアパタイト（HA）は、六方晶の結晶構造に由来する電気的異方性を有している。この性質を利用して、クロマトグラフィやバイオセンサ、人工関節など広い分野での応用が行われている。我々は、異方性の特長をさらに効率的に活用することを目的として、配向制御HA膜作製法の研究を行ってきた。その結果、パルスレーザーデポジション法を用いて、基板種を選択することにより、実験的にa面、c面配向HA膜を作り分けることに成功した。後者については、エピタキシーを期待して六方晶系のサファイア単結晶基板やZnO膜上に実現することができ、その成長メカニズムは概ね理解することができたが、前者についてはAu膜上でのみ確認されており、成長メカニズムについては明らかになっていなかった。そこで本研究では、a面配向HAの成長メカニズムについての検討を行った。Auの表面エネルギーに着目し、成膜中の真空度と成長温度を踏まえ、Au－HA界面でのHA粒子のマイグレーションと結晶核形成について考察した。その結果、Volmer-Weber型の成長モデルで説明することができることが明らかとなった。 |
| Author | 常峰, 知也 楠, 正暢 渡部, 由香 岡田, 悠希 |
| Author_FL | KUSUNOKI MASANOBU WATANABE YUKA OKADA YUKI TSUNEMINE TOMOYA |
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| DOI | 10.11239/jsmbe.Annual56.S251 |
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| DocumentTitle_FL | The a-axis oriented Hydroxyapatite film of epitaxially growth mechanism |
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| PublicationTitle | Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering |
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