Координационная химия, 2020, T. 46, № 11, стр. 653-662

ЭПР радиационно-наведенных азотных центров в гидроксиапатите: новые подходы для изучения электрон-ядерных взаимодействий

Ф. Ф. Мурзаханов 1*, Г. В. Мамин 1, М. А. Гольдберг 2, А. В. Кнотько 3, М. Р. Гафуров 1**, С. Б. Орлинский 1

1 Казанский (Приволжский) федеральный университет
Казань, Россия

2 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
Москва, Россия

3 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

* E-mail: murzakhanov.fadis@yandex.ru
** E-mail: marat.gafurov@kpfu.ru

Поступила в редакцию 11.04.2020
После доработки 16.05.2020
Принята к публикации 19.05.2020

Аннотация

Исследованы радиационно-наведенные примесные азотные центры (${\text{NO}}_{3}^{{2 - }}$) в наноразмерных порошках синтетического гидроксиапатита (ГА) методами импульсного электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и импульсного двухчастотного ЭПР – ядерного магнитного резонанса (ЯМР), детектируемого по двойному электрон-электронному резонансу (ДДЯМР). Идентифицированы сигналы ЭПР, обусловленные взаимодействием электрона ${\text{NO}}_{3}^{{2 - }}$ с ядрами окружения (1H, 14N, 31P), определены параметры сверхтонкого и квадрупольного взаимодействий электрона с ядрами 14N. Продемонстрирована возможность применения метода ДДЯМР в Х-диапазоне сверхвысоких частот (νСВЧ ≈ 9 ГГц) при комнатных температурах для получения детальной информации об особенностях электрон-ядерных взаимодействий в ГА.

Ключевые слова: ЭПР, ДДЯМР, гидроксиапатит, азотные центры, электрон-ядерные взаимодействия

DOI: 10.31857/S0132344X20110055

Список литературы

  1. Habraken W., Habibovic P., Epple M. et al. // Mater. Today. 2016. V. 19. № 2. P. 69.

  2. Insley G., Suzuki O. Octacalcium Phosphate Biomaterials: Understanding of Bioactive Properties and Application. Cambridge: Woodhead Publishing, 2019. P. 374.

  3. Сафронова Т.В., Путляев В.И. // Наносистемы: физика, химия, математика. 2013. Т. 4. № 1. С. 24.

  4. Bazin D., Daudon M. // J. Spectr. Imaging. 2019. V. 8. P. a16.

  5. Гилинская Л., Григорьева Т., Окунева Г. и др. // Журн. структур. химии. 2003. Т. 44. № 4. С. 678 (Gilinskaya L.G., Grigorieva T.N., Okuneva G.N. et al. // J. Struct. Chem. 2003. V. 44. № 4. С. 622).

  6. Гилинская Л., Григорьева Т., Окунева Г. и др. // Журн. cтруктур. химии. 2003. Т. 44. № 5. С. 882 (Gilinskaya L.G., Okuneva G.N., Vlasov Y.A. // J. Struct. Chem. 2003. V. 44. № 5. Р. 813).

  7. Гилинская Л., Григорьева Т., Окунева Г. и др. // Журн. cтруктур. химии. 2003. Т. 44. № 6. С. 1122 (Gilinskaya L.G., Rudina N.A., Okuneva G.N. et al. // J. Struct. Chem. 2003. V. 44. № 6. P. 1038).

  8. Голованова О.А., Кутузова Ю.А. // Вест. Омского ун-та. 2016. Т. 1. № 79. С. 56.

  9. Gabbasov B., Gafurov M., Starshova A. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2019. V. 470. P. 109.

  10. Hui J., Wang X. // Inorg. Chem. Front. 2014. V. 1. № 3. P. 215.

  11. Баринов С.М. // Успехи химии. 2010. Т. 79. № 1. С. 15 (Barinov S.M. // Russ. Chem. Rev. 2010. V. 79. № 1. С. 13).

  12. Islam M., Mishra P.C., Patel R. // J. Environ. Manage. 2010. V. 91. № 9. P. 1883.

  13. Rivera-Muñoz E.M. // Biomedical Engineering – Frontiers and Challenges / Ed. Fazel R. Rijeka: InTech, 2011. P. 75.

  14. Chu S.H., Feng D.F., Ma Y.B. et al. // Int. J. Nanomed. 2012. V. 7. P. 3659.

  15. Iafisco M., Delgado-Lopez J. M., Varoni E.M. et al. // Small. 2013. V. 9. № 22. P. 3834.

  16. Fattibene P., Callens F. // Appl. Radiat. Isot. 2010. V. 68. № 1. P. 2033.

  17. Shurtakova D., Yavkin B., Gafurov M. et al. // Magn. Reson. Solids. 2019. V. 21. № 1. Art. № 19105.

  18. Абдульянов В.А., Галиуллина Л.Ф., Галявич А.С. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88. № 1. С. 75 (Abdul’yanov V.A., Galiullina L.F., Galyavich A.S. et al. // JETP Lett. 2008. V. 88. № 1. P. 69).

  19. Chelyshev Y., Gafurov M., Ignatyev I. et al. // Biomed. Res. Int. 2016. V. 2016. № 3706280. P. 1.

  20. Biktagirov T., Gafurov M., Mamin G. et al. // J. Phys. Chem. A. 2014. V. 118. № 8. P. 1519.

  21. Лысак В.В. Микробиология. Учебное пособие. Минск: БГУ, 2007. С. 430.

  22. Бучаченко А.Л., Вассерман А.М. Стабильные радикалы. Электронное строение, реакционная способность и применение. М: Химия, 1973. С. 408.

  23. Usachev K.S., Klochkova E.A., Golubev A.A. et al. // SN Appl. Sci. 2019. V. 1. № 5. P. 442.

  24. Qin P.Z., Warncke K. // Methods in Enzymology. Netherlands: Elsevier, 2015. V. 563. P. 702.

  25. Qin P.Z., Warncke K. // Methods in Enzymology. Netherlands: Elsevier, 2015 V. 564. Pt. B. P. 634.

  26. Schiemann O., Prisner T.F. // Q. Rev. Biophys. 2007. V. 40. № 1. P. 1.

  27. Дзюба С.А. // Успехи химии. 2007. Т. 76. № 8. С. 752 (Dzuba S.A. // Russ. Chem. Rev. 2007. V. 76. № 8. P. 699).

  28. Panesar N. // Nat. Rev. Drug Discov. 2008. V. 7. № 8. P. 710.

  29. Khambata R.S., Ghosh S.M., Rathod K.S. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017. V. 114. № 4. P. E550.

  30. Wayne R.P., Barnes I., Biggs P. et al. // Atmos. Environ. Pt A. General Topics. 1991. V. 25. № 1. P. 1.

  31. Stanton J.F. // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. № 13. P. 134309.

  32. Denysenkov V., Prandolini M.J., Gafurov M. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2010. V. 12. № 22. P. 5786.

  33. Gizatullin B., Gafurov M., Vakhin A. et al. // Energy Fuels. 2019. V. 33. № 11. P. 10923.

  34. Осипов В.Ю., Шамес А.И., Ефимов Н.Н. и др. // ФТТ. 2018. Т. 60. № 4. С. 719 (Osipov V.Y., Shames A.I., Efimov N.N. et al. // Phys. Solid State. 2018. V. 60. № 4. P. 723).

  35. Осипов В.Ю., Шахов А.И., Ефимов Ф.М. и др. // ФТТ. 2017. Т. 59. № 6. С. 1125 (Osipov V.Y., Shakhov F.M., Efimov N.N. et al. // Phys. Solid State. 2017. V. 59. № 6. P. 1146).

  36. Gafurov M., Biktagirov T., Mamin G. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. № 31. P. 20331.

  37. Rau J.V., Fadeeva I.V., Fomin A.S. et al. // ACS Biomater. Sci. Eng. 2019. V. 5. № 12. P. 6632.

  38. Yavkin B.V., Mamin G.V., Orlinskii S.B. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2012. V. 14. № 7. P. 2246.

  39. Goldberg M., Gafurov M., Makshakova O. et al. // J. Phys. Chem. B. 2019. V. 123. № 43. P. 9143.

  40. Gafurov M., Biktagirov T., Mamin G. et al. // Appl. Magn. Reson. 2014. V. 45. № 11. P. 1189.

  41. Cox N., Nalepa A., Lubitz W. et al. // J. Magn. Reson. 2017. V. 280. P. 63.

  42. Aliabadi A., Zaripov R., Salikhov K. et al. // J. Phys. Chem. B. 2015. V. 119. № 43. P. 13762.

  43. Кулик Л.В. Дис. докт. физ.-мат. наук. Новосибирск: Ин-т хим. кинетики и горения СО РАН, 2011. 262 с.

  44. Schweiger A., Jeschke G. Principles of Pulse Electron Paramagnetic Resonance. Oxford: Oxford Univ. Press, 2001. P. 478.

  45. Stoll S., Schweiger A. // J. Magn. Reson. 2006. V. 178. № 1. P. 42.

  46. Goldfarb D. // Emagres. 2007. V. 6. № 1. P. 101.

  47. Wili N., Richert S., Limburg B. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2019. V. 21. № 22. P. 11676.

  48. Florent M., Kaminker I., Nagarajan V. et al. // J. Magn. Reson. 2011. V. 210. № 2. P. 192.

  49. Jeschke G., Spiess H.W. // Chem. Phys. Lett. 1998. V. 293. № 1−2. P. 9.

  50. Gracheva I.N., Gafurov M.R., Mamin G.V. et al. // Magn. Reson. Solids. 2016. V. 18. № 1. Art. № 16102.

Дополнительные материалы отсутствуют.