バイオセラミックス界面におけるイオン・分子挙動の精密解析

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K18982
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料工学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松永 克志 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334310)
• 研究協力者: 齋藤 達志
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• キーワード: 電子状態計算

研究成果の概要

水溶液溶媒効果を考慮した電子状態計算に基づいて、水溶液／ハイドロキシアパタイト(HAP)界面の安定原子配列を求めた。HAP表面の荷電状態を検討したところ、水溶液と接する(1010)面では、化学量論組成やP rich組成の場合より、Ca rich組成の表面がより安定であった。Mg2+とZn2+は、バルク中への置換固溶の場合と比較して、界面近傍で置換エネルギーが著しく低かったが、最安定サイトは異なった。

自由記述の分野

計算材料学

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。