文摘

本文以拉₂O₃再版TiO₂电影与不同浓度由无线电频率(RF)溅射进行了研究。TiO的微观结构和血液相容性₂电影进行了扫描电子显微镜(SEM), x射线光电子能谱(XPS)和紫外可见光学吸收光谱,分别。的增加₂O₃浓度,TiO₂电影变得光滑,晶粒尺寸变得更小。同时,样品带隙的增加从2.85到3.3 eV洛杉矶的增加₂O₃内容TiO₂电影从0到3.64%。拉₂O₃再版TiO₂电影表现出n型半导体性质由于Ti的存在^{2 +}和钛^{3 +}。本文以TiO的机制₂电影掺杂拉₂O₃进行了分析和讨论。

1。介绍

器官移植的发展,生物相容性,特别是血液相容性,成为生物医学材料所需的最重要的财产。它需要开发新的生物材料具有良好的物理、机械性能和不够。最近的研究表明,TiO₂电影是合适的生物医学应用程序由于其表面涂层不够好(1,2),涉及生物医学研究方面广泛增加(3- - - - - -5]。血液相容材料的重点研究分为两个方面,一个是表面属性,另一个是乐队和生物医学材料的电子结构。

相信在与生物材料血液接触后的第一步是血浆蛋白的吸附,这将决定生物材料的抗凝属性。在我们之前的论文(6),我们研究了洛杉矶的表面性质₂O₃再版TiO₂电影和调查材料表面之间的相互作用和血浆蛋白。在这篇文章中,我们做进一步的工作,努力实现机制的深入了解参与blood-biomaterial交互通过调查各种拉的影响₂O₃TiO的电子结构和浓度不够₂纳米复合材料薄膜。

2。材料和方法

2.1。薄膜的制备

洛杉矶₂O₃再版TiO₂电影是由无线电频率(13.56兆赫)磁控溅射技术。n型硅(100)和石英被用作基质。目标是利用TiO机械混合₂粉(纯度99.9%)和洛杉矶₂O₃粉(纯度99.5%)₂O₃摩尔浓度0%、1%、2%和3%,分别。基板是在丙酮超声清洗,然后安装在衬底持有人。在被疏散到基地3×10的压力⁻³Pa,工作室充满了Ar(纯度99.99%)和基于“增大化现实”技术的气体流在12 SCCM在沉积过程中保持不变。样本制备在室温下的典型工作压力4 Pa。200 W的功率是应用于溅射过程。样品S1、S2、S3和S4掺杂La准备使用的目标₂O₃摩尔含量为0%,1%,2%和3%,分别。

2.2。表征薄膜

扫描电子显微镜(SEM、广达400 f)是用来描述TiO的表面形貌₂纳米复合材料薄膜。成分分析x射线光电子能谱(XPS ESCALAB 250年,英国)。使用Mg K的XPS谱记录_α(1253.6 eV) x射线源。非盟的结合能4 f_7/2核心级电子被84.0电动汽车能量校准。光谱记录20电动车通过能源调查扫描和10电动车通过能量洛杉矶3 d和Ti 2 p地区。高分辨率XPS条件固定:“固定分析器传播”分析模式,7×20毫米入口狭缝和150 W电子束功率。起飞角为90°的表面工作。光谱是安装使用Casa XPS v.2.3.13软件(Casa软件有限公司、英国)和通过应用高斯/洛伦兹比,G / L等于70/30。在测量之前,氩离子蚀刻了8分钟的蚀刻速率0.025 nm / s为了消除大气污染物。双光束紫外可见光谱仪用于调查样本的光学吸收。吸收光谱的波长范围(200 - 700 nm)获得通过使用一个光秃秃的石英衬底消除衬底的贡献。

3所示。结果与讨论

3.1。结构特性

TiO的扫描电镜照片₂纳米复合材料薄膜图所示1。电影变得光滑的表面形态与洛杉矶的增加₂O₃内容TiO₂电影,和谷物是统一的。图2显示了谷物TiO的大小₂电影从133减少到56 nm。这些显微图,结合XRD结果导出,在我们之前的研究中显示(6),表明La掺杂剂不仅极大地促进了相转移从锐钛矿、金红石和增强了水晶TiO的阶段₂与优先增长的方向(110),但也可以提炼TiO的晶粒尺寸₂。

3.2。XPS表征

洛杉矶3 d TiO的频谱₂纳米复合材料的电影,在我们之前的研究中显示6),表明La La存在₂O₃在TiO₂电影。所有的拉₂O₃再版TiO₂电影展示类似的结果。与纯的样品比较,高分辨率的XPS分析钛表面2 p地区获得S1和S3是如图3。两个明显的特征是观察附近的结合能458.4 eV和464.3 eV,对应于Ti 2 p_3/2和Ti 2 p_1/2州,分别。S1的两座山峰是对称的,这表明存在Ti Ti^{4 +}在TiO₂电影。很明显,兴奋剂₂O₃不仅会导致两个峰值的位置S3转向低结合能,但也促使一个宽阔的肩膀的两座山峰。两个峰的面积比(Ti 2 p_1/2)/ (Ti 2 p_3/2)= 0.7,分裂的紧身上衣5.9电动汽车,这表明分配给Ti的紧身上衣主要是^{4 +}和Ti的小贡献^{2 +}和钛^{3 +}应该考虑如下:(1)钛吗^{2 +}来自德州仪器₂O₃物种,结合能定位(Ti 2 p_3/2)= 457.50 eV(Ti 2 p_1/2)= 463.30电动汽车;(2)钛^{3 +}来自德州仪器₂O₃物种,结合能定位(Ti 2 p_3/2)= 457.50 eV(Ti 2 p_1/2)= 463.30 eV (7]。

3.3。光学吸收谱

电影的光学特性进行了紫外可见光谱测量的波长范围200 - 700 nm。Tauc关系(8)是用来评估光学缺口值()。图4显示的情节照片的函数的能量的电影。清楚地看到,光学差距拉的不同而存在明显的变化₂O₃浓度TiO₂电影,从2.85到3.3的样品增加电动汽车的增加₂O₃内容TiO₂电影从0到3.64%。众所周知,量子限制会影响电子属性如果半导体粒子的半径比波尔半径能较量的或更小。至于TiO₂预计的影响量子规格的限制,如果粒子成为小于10纳米(通常2 - 3海里)(9,10]。根据SEM的测量结果(显示在图2),增加TiO的带隙₂可能是由于洛杉矶的存在吗₂O₃。纯拉₂O₃带隙大约是4.3 eV,高于纯TiO₂。

血液和接触生物材料之间的相互作用是非常复杂和详细的机制TiO的不够₂电影还不清楚。在生物材料表明,血栓的形成与电子转移非活动状态的纤维蛋白原生物材料的表面。在这个过程中,纤维蛋白原分解fibrinomonomer和血纤维蛋白肽。分解后,fibrinomonomers引起聚合物和交联,最后形成一个不可逆转的血栓(11]。所以在止血纤维蛋白原起着重要的作用12]。它不仅参与凝血级联,但也促进了血小板的粘附和激活他们当某些固体表面吸附到13]。因此,纤维蛋白原吸附后,是非常重要的推迟分解蛋白质的生物材料具有良好的血液相容性。它是与TiO的半导体性质有关₂电影。

发现光学带隙₂O₃再版TiO₂电影是关于3.3 eV, Ti^{2 +}和钛^{3 +}州TiO中存在₂电影。这使得这部电影表现出n型半导体性质。这是证明,纤维蛋白原电子结构类似于一个本征半导体的带隙1.8 eV。当纤维蛋白原吸附于TiO的表面₂电影,电子的转移是由电影的费米能级和纤维蛋白原。为了抑制纤维蛋白原的电子转移到洛杉矶₂O₃再版TiO₂电影,洛杉矶的费米能级₂O₃再版TiO₂电影必须接近底部的传导带,也就是说,降低薄膜的功函数。Ti的存在^{2 +}和钛^{3 +}展示这一效应。因此,完美的电子特性等更广泛的带隙和较低的功函数由于掺杂剂使洛杉矶₂O₃再版TiO₂电影表现出更好的血液相容性。

4所示。结论

这项研究代表了电子结构之间的关系和不够。的增加₂O₃浓度,TiO₂电影变得光滑,晶粒尺寸变得更小。样品的带隙增加从2.85到3.3 eV洛杉矶的增加₂O₃内容TiO₂电影从0到3.64%。根据接触角和血小板吸附实验,洛杉矶₂O₃再版TiO₂电影不仅拥有优秀的表面性质吸收人类血清白蛋白(已经)优先,但也表现出n型半导体特性,进一步抑制电子的转移从TiO的纤维蛋白原₂电影。

承认

这项工作是由中国国家自然科学基金支持下批准号81071264和81071264。