According to the theory proposed by Kashchiev [32], the strength of electric field used in our experiments is several orders of magnitude lower than the one capable of significantly modifying crystal nucleation. Based on this theory, electric field contributes to the change in Gibbs free energy of cluster formation with the following term:
equation(4)
ΔWe(x)=−kBTcxE2
Turn MathJax on
where kB is the Boltzmann constant, T thermodynamic temperature, c the constant comprising the factor (1 − εc/εm) which contains the dielectric constants of the formed crystalline phase (εc) and the medium (εm), x the cluster size given by the number of atoms and E the uniform electric field. A dedicated experimental study on the metal coordination complex crystallization in aqueous solutions has shown that electric field magnitudes below 105 Vm− 1 practically do not affect crystal nucleation [33].
Although it is not plausible that crystal nucleation was affected in our experiments, it is reasonable to expect a change in the crystal growth kinetics. The transferred amount of electric energy should result in the increased collision rate and hence faster crystal growth. Such result was already observed in the crystallization conducted under DC electric field [34]. Finally, the expected increase in crystallite size should not be extensive since the thermal energy content of the reaction volume significantly exceeded the invested electric energy within the relevant ranges of experimental parameters in this study. With an increase in temperature, degree of ordering is reduced due to more pronounced thermal fluctuations. Therefore, the capability of electric field to modify the crystallization process should in fact reduce as the temperature increases, as confirmed experimentally by the crystallization study on lysozyme [35].
FTIR spectra (Fig. 4) of synthesized powders include characteristic vibration bands of PO43 − and OH− functional groups, as well as those of incorporated, structural CO32–[36]. Considering the PO43 − group, symmetric stretching phosphate vibration mode ν1 at 960 cm− 1 can be observed, as well as, triple degenerated asymmetric stretching mode ν3 between 1000 and 1150 cm− 1, and double degenerated bending mode ν4 at 560 and 601 cm− 1. Hydroxyl group stretching mode was indicated at 3566 cm− 1 superposed to a broad region assigned to loosely bounded water between 3000 and 3650 cm− 1. However, in the spectra of all samples there is a lack of structural OH vibrations at 631 cm− 1 which is also characteristic for biological specimens [37]. Moreover, vibration mode observed around 3745 cm− 1 may be assigned to OH stretching vibration in those regions of particles that do not host extensive hydrogen bonding, like nanoparticles' surfaces, where unit cells could be unfinished and disordered [37]. Vibration bands of CO32– group are observed at several characteristic positions corresponding to the incorporation of atmospheric carbonates in the HAp crystal lattice. At 874 and 1418 cm− 1 there are vibration bands that originate from carbonate ions incorporated at the positions of PO43 − ions (B-type carbonated HAp), while at 1456 cm− 1 there is a vibration mode of the carbonates incorporated in hexagonal channels replacing OH– ions (A-type carbonated HAp). The ratio of characteristic bands (Table 3) significantly changed with the application of AC electric field. Application of AC electric field at 30 and 50 °C, reduced the amount of carbonate ions incorporated on the positions of phosphate groups in the HAp crystal lattice, by approximately the same extent. This is in accordance with XRD findings where contraction of lattice parameter a = b was found after the application of AC field [37]. Formation of B-type carbonated HAp with charge compensation by a calcium vacancy and hydrogen-bonded to neighbouring phosphate group was found as energetically the most stable complex according to the first principles calculations [38]. FTIR spectra did not reveal the presence of HPO42 − group vibrations which is a characteristic of B-type carbonated HAp [39]. A comparison of the amount of carbonates at the position of hydroxyl group showed the effects of the synthesis temperature. At 30 °C, application of AC field increased the level of incorporated carbonates, while this level decreased when electric field was applied at higher temperature. This could be correlated with the change of unit cell parameter c that decreased with higher portion of carbonates at the place of hydroxyl ions, making additional hydroxyl vacancies in the crystal structure, and shrinking the unit cell.
ตามทฤษฎีที่เสนอโดย kashchiev [ 32 ] , ความแรงของสนามไฟฟ้าที่ใช้ในการทดลองคือคําสั่งหลายขนาดต่ำกว่าหนึ่งสามารถมีการปรับเปลี่ยนขนาดคริสตัล . ตามทฤษฎีนี้ สนามไฟฟ้าที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของคลัสเตอร์พลังงานอิสระกิบส์ กับเงื่อนไขต่อไปนี้ :สมการ ( 1 )Δเรา ( ( X ) = − kbtcxe2เปิด mathjax บนที่บางครั้งคือ Boltzmann คงที่ อุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ T , C คงที่ ประกอบด้วย ปัจจัย ( 1 −ε C / ε m ) ซึ่งประกอบด้วยค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของรูปแบบผลึกเฟส ( ε C ) และขนาดกลาง ( ε m ) x ขนาดกลุ่มที่กำหนดโดยจำนวนของอะตอมและ E สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ . โดยเฉพาะการศึกษาทดลองการประสานงานซับซ้อนโลหะผลึกในสารละลายพบว่าสนามไฟฟ้าขนาดด้านล่าง 105 VM − 1 จะไม่มีผลต่อขนาดผลึก [ 33 ]แม้ว่าจะไม่ใช่ยี่ห้อว่าคริสตัลขนาดได้รับผลกระทบในการทดลองของเรา มันมีเหตุผลที่จะคาดหวังการเปลี่ยนแปลงในผลึกทำ การโอนย้ายปริมาณพลังงานไฟฟ้าจะส่งผลเพิ่มอัตราการชนกันและจึงเร็วขึ้นคริสตัลเติบโต ผลดังกล่าวถูกพบในการใช้ไฟฟ้า DC ฟิลด์ [ 34 ] ในที่สุด คาดเพิ่มขนาดผลึกไม่ควรกว้างขวางเนื่องจากความร้อนปริมาณพลังงานของปฏิกิริยา ปริมาณมากเกินลงทุนพลังงาน ไฟฟ้าภายในช่วงที่ทดลอง ตัวแปรในการศึกษาครั้งนี้ กับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ องศาของการสั่งซื้อจะลดลงเนื่องจากความร้อนที่เด่นชัดกว่าการเปลี่ยนแปลงที่ ดังนั้น ความสามารถของสนามไฟฟ้าเพื่อปรับเปลี่ยนกระบวนการตกผลึกในความเป็นจริงควรลดเป็นอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น , ยืนยันผลโดยการตกผลึกการศึกษาไลโซไซม์ [ 35 ]FTIR spectra ( รูปที่ 4 ) ของการสังเคราะห์ผงรวมถึงลักษณะการสั่นของ po43 −และ OH −หมู่ฟังก์ชันเป็นผู้จัดตั้งขึ้น โครงสร้าง co32 ) [ 36 ] พิจารณา po43 −กลุ่มสมมาตรยืดฟอสเฟตโหมดการสั่นสะเทือนν 1 ที่ 960 cm − 1 สามารถสังเกตได้ เช่นเดียวกับการยืดสามเจอโหมดν 3 ระหว่าง 1000 และ 1 , 150 cm − 1 คู่ และการทะเลาะเบาะแว้ง ดัดν 4 โหมดที่ 560 และ 601 cm − 1 กลุ่มไฮดรอกซิลยืดโหมดถูกระบุใน 2376 cm − 1 superposed แก่เขตมอบหมายให้หลวม ๆล้อมรอบน้ำระหว่าง 3 , 000 และการ cm − 1 อย่างไรก็ตาม ในช่วงของกลุ่มตัวอย่างทั้งหมดมีการขาดโครงสร้างโอการสั่นสะเทือนที่ 631 cm − 1 ซึ่งเป็นลักษณะทางชีวภาพ ตัวอย่าง [ 37 ] นอกจากนี้ โหมดการสั่นสะเทือนสังเกตรอบ ๆแผนที่ cm − 1 อาจจะมอบหมายให้โอ้ยืดการสั่นสะเทือนในภูมิภาคของอนุภาคที่ไม่โฮสต์เชื่อมไฮโดรเจนอย่างกว้างขวาง เช่น อนุภาคนาโน " พื้นผิวที่เซลล์หน่วยอาจจะยังไม่เสร็จและไม่เป็นระเบียบ [ 37 ] การสั่นของ co32 –กลุ่มจะสังเกตที่ตำแหน่งลักษณะหลายสอดคล้องกับการบรรยากาศคาร์บอเนตในแฮปแลตทิซผลึก . ที่ 874 1035 cm − 1 และมีการสั่นที่เกิดจากคาร์บอเนตไอออนรวมอยู่ในตำแหน่งของ po43 −ไอออน ( ประเภทอัดลม แฮป ) ในขณะที่ 1115 cm − 1 มีโหมดการสั่นสะเทือนของคาร์บอเนตรวมอยู่ในช่องหกเหลี่ยมแทน โอ้–ไอออน ( ประเภทอัดลมอะ ) อัตราส่วนของกลุ่ม ( ตารางที่ 3 ) มีลักษณะการเปลี่ยนแปลงการใช้ AC สนามไฟฟ้า การใช้ AC สนามไฟฟ้าที่ 30 และ 50 ° C , ลดปริมาณของคาร์บอเนตไอออนรวมอยู่ในตำแหน่งของกลุ่มฟอสเฟตในแฮปแลตทิซผลึกโดยการประมาณแบบเดียวกัน นี้จะสอดคล้องกับ XRD พบว่า การหดตัวของแลตทิซพารามิเตอร์ = B พบว่าหลังจากการใช้ AC สนาม [ 37 ] การก่อตัวของบีแฮปอัดลมด้วยค่าใช้จ่ายชดเชยแคลเซียมไฮโดรเจนบอนด์ว่างและอีกกลุ่มฟอสเฟตพบว่าเป็นสุนัตมั่นคงซับซ้อนตามแรกหลักการคำนวณ [ 38 ] FTIR spectra ไม่ได้เปิดเผยสถานะของ hpo42 −กลุ่มการสั่นสะเทือนซึ่งเป็นลักษณะของประเภทอัดลม แฮป [ 39 ] การเปรียบเทียบปริมาณของคาร์บอเนตที่ตำแหน่งของหมู่ไฮดรอกซิลปรากฎผลการสังเคราะห์อุณหภูมิ ที่ 30 ° C , การใช้ AC สนามเพิ่มระดับรวมซาร์ดิเนียในขณะที่ระดับนี้ลดลงเมื่อใช้สนามไฟฟ้า คือ ที่อุณหภูมิสูงกว่า นี้อาจจะมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของหน่วยเซลล์พารามิเตอร์ c ที่ลดลงกว่าส่วนของคาร์บอเนตที่สถานที่ของไฮดรอกซิลไอออน ทำให้งง ( เพิ่มเติมในโครงสร้างผลึก และการหดตัวของหน่วยเซลล์
การแปล กรุณารอสักครู่..
