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Theoretical analyses of atomic-level phenomena at bio-ceramic interfaces

Research Project

Project/Area Number 17K18982
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Materials engineering and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

MATSUNAGA katsuyuki  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334310)

Research Collaborator SAITO tatsushi  
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords電子状態計算 / バイオセラミックス / 表面・界面 / 水溶液 / ドーパント
Outline of Final Research Achievements

Interfaces between aqueous solution and hydroxyapatite were investigated based on first principles calculations. Charge states of HAP surfaces in contact with aqueous solution were evaluated, and it was then found that an (1010) surface, as an example, favors the Ca rich composition more than the stoichiometric and P rich compositions and is positively charged. When Mg2+ and Zn2+ substitutions for Ca2+ were considered, these ions were energetically favorably located around the interface, and yet the most stable substitutional sites were different between Mg2+ and Zn2+.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ハイドロキシアパタイトは生体代替材料として重要であり、生体親和性のさらなる向上が求められている。ハイドロキシアパタイトの高性能化には、生体親和性の起源となる水溶液と結晶界面におけるイオン・分子の挙動を解明することが必要不可欠であるが、その詳細は不明な点が多い。本研究では、第一原理計算をベースとした高精度計算科学を用いた研究を行った。水溶液/アパタイト界面での安定原子配列や点欠陥形成機構を電子・原子レベルから解析できるようになり、アパタイト材料の高機能化の重要因子を解明することができた。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2019 2018

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] ハイドロキシアパタイトにおける表面荷電状態に関する理論計算2019

    • Author(s)
      齋藤達志、横井達矢、野田祐輔、中村篤智、松永克志
    • Organizer
      日本セラミックス協会2019年年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ハイドロキシアパタイトの表面荷電状態とその結晶方位依存性の理論計算2018

    • Author(s)
      齋藤達志、横井達矢、中村篤智、松永克志
    • Organizer
      日本金属学会2018年秋期(第163回)講演大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 炭酸アパタイトへの添加陽イオンの置換固溶に関する第一原理計算2018

    • Author(s)
      齋藤達志, 横井達矢, 中村篤智, 松永克志
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2018年年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-07-21   Modified: 2020-03-30  

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