Влияние замены ионов кальция на Fe2+ и Fe3+ в гидроксиапатите на плотность и температуру фазового перехода
Лихачев И.В. , Быстров В.С.
Институт математических проблем биологии РАН – филиал Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, Пущино, Россия
Аннотация. В статье обсуждается влияние замены ионов кальция Ca2+ в определенных позициях гидроксиапатита на ионы железа Fe2+ и Fe3+. Показано, как методом моделирования молекулярной динамики с применением косоугольной ячейки в периодических граничных условиях найти плотность гидроксиапатита. Полученные значения плотности хорошо согласуются с известными данными и результатами расчетом методами теории функционала плотности. Также описан процесс выпаривания ионов, плавления и сублимации разных образцов гидроксиапатита. Результаты молекулярно-динамического моделирования показывают заметные различия в температурах структурных перестроек для гидроксиапатита с замещениями ионами Fe2+ и Fe3+. Так, образец гидроксиапатита с ионами Fe2+ испытывает значительные структурные перестройки уже в диапазоне температур 727–827 °С, что согласуется с экспериментальными данными по распаду катион-замещенного гидроксиапатита с ионами железа при температурах около 800 °С.
Ключевые слова: метод молекулярной динамики, алгоритм поиска среднеквадратичных отклонений атомов, гидроксиапатит