Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
211
T1: P–78 
Characterization of sp
3
 content of carbon films deposited by high power 
gas injection magnetron sputtering method by UV and VIS Raman 
spectroscopy 
 
Krzysztof Zdunek
1
, Rafał Chodun
1
, Bartosz Wicher
1
, 
Katarzyna Nowakowska-Langier
2
, Sebastian Okrasa
1
 
 
1 
Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Woloska 141, 02-
507 Warsaw, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
National Centre for Nuclear Research (NCBJ), A. Soltana 7, 05-400 Otwock, Poland 
 
 
This  work  presents  vibrational  spectra  of  carbon  films  deposited  by  modified  version  of 
magnetron  sputtering  method.  Our  purpose  was  to  make  favorable  conditions  for  carbon 
amorphization to achieve a deposit containing significant fraction of sp
3
 bonds. According to the 
Ferrari  diagram  of  3  –  stage carbon  amorphization  [1] the  sp3 bonding is  expected  when in  – 
plane correlation length Ls is below 2 nm [2]. We used high power method for plasma excitation 
carried  out  by  magnetron  system  with  inversely  polarized  electrodes:  sputtered  cathode  at 
ground  potential  and  positively  biased,  in  –  space  separated  anode  [3].  This  arrangement 
allowed  us  to  use  voltages  ranging  from  1  to  2  kV  and  power  supply  system  with  25  µF 
capacitor battery equipped. Additionally, we used the pulse manner of working gas distribution 
to initiate the discharges. This method of initiation the plasma impulses we used introducing the 
novel  method  of  magnetron  sputtering  –  GIMS  method  (Gas  Injection  Magnetron  Sputtering) 
[4].  Our  previous  studies  showed  that  created  conditions  favor  the  energy  exchange  between 
energetic plasma species and surface of the substrate [5]. 
 
Raman scattering of deposited films was examined by Jasco NRS 5100 spectrometer using 
532  and  266  nm  excitation  wavelength.  Registered  spectra  were  fitted  with  components 
indicating T, D and G phonon modes. Evaluation of sp3 content was performed basing on ID/IG 
ratio, G peak dispersion, G peak position and G peak FWHM.  Fig.1 presents exemplary spectra 
of carbon film containing 65% of sp
3
. We observed the changes of sp
3
 content in a function of 
plasma impulse energy and impulse frequency. The article discuss the evolution of these factors 
in a function of plasma impulse energy and frequency of plasma pulses. We believe that ranging 
phase state is the result of material degradation under bombardment of energetic plasma species.  
 
Fig. 1.  Raman spectra of carbon films registered under various wavelength excitation. 
 
Keywords: DLC films, Raman spectroscopy, magnetron sputtering, gas injection magnetron sputtering 
 
Acknowledgment 
This work was supported by the National Science Centre. 
 
References  
[1]  A.C. Ferrari, et al., Phys. Rev. B 62 (2000) 11089. 
[2]  F. Tuinstra, J.L. Koenig, J. Chem. Phys. 53 (1970) 1126. 
[3]  R. Chodun, et al., Nukleonika, 61 (2016) 191. 
[4]  K. Zdunek, et al., Materials Science-Poland 32 (2014) 171. 
[5]  L. Skowronski, et al. Surf. Coat. Technol. 282 (2015) 16.
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
212
T1: P–79 
Hydroxyapatite-chitosan based bioactive hybrid biomaterials 
with improved mechanical strength 
 
Aneta Zima
1
, Joanna Czechowska
1
, Dominika Siek
1
, and Anna Ślósarczyk
1
 
 
1 
Department of Ceramics and Refractories, AGH University of Science and Technology, 30 
Mickiewicza AV., 30-059 Krakow, Poland, e-mail: [e-mail] 
  
 
The next generation of synthetic bone implants constitutes the combination of bioresorbable 
polymers  with  inorganic  bioactive  components.  This  allows  accurately  reproducing  the  bone 
microstructure and activating the mechanisms of bone tissue regeneration. Recently the attention 
has  been  drawn  to  hydroxyapatite  (HA)-chitosan  (CTS)  composite  biomaterials,  which  show 
promise in mimicking both, the organic and inorganic part of natural bone. Hydroxyapatite due 
to  its  close  chemical  and  crystal  resemblance  to  the  mineral  phase  of  bone  exhibits  excellent 
biocompatibility  and  osteoconductivity.  Chitosan  (CTS)  is  a  biopolymer  which  belongs  to  the 
group of polysaccharides. It is obtained by deacetylation of chitin. The biological properties of 
chitosan make it an ideal component of implant materials, including calcium phosphate-chitosan 
composites. Previous studies regarding applications of composites based on hydroxyapatite and 
chitosan in the reconstruction and regeneration of bone were mainly focused on the fabrication 
of scaffolds. Simple mixing method is one of the most popular approach to obtain chitosan-HA 
composites.  In  this  work  a  novel  inorganic-organic  (I/O)  HA/CTS  materials  in  the  form  of 
granules were prepared through a simple solution-based chemical method. During the synthesis 
of  above  hybrids  the  electrostatic  complexes  between  positively  charged,  protonated  amine 
groups of chitosan and the negative phosphates species (HPO
4
2–
 and H
2
PO
4
–
) were formed. Our 
biocomposites  belong  to  the  class  I  of  hybrids,  what  was  confirmed  by  FTIR  studies.  XRD 
analysis revealed that obtained materials consisted of hydroxyapatite as the only one crystalline 
phase. Homogeneous dispersion of the components in HA/CTS composites was confirmed. The 
application of 17 wt. % (H2C) and 23 wt.% (H3C) of chitosan resulted in approximately 12-fold 
and 16-fold increase in the compressive strength of HA/CTS as compared to the non-modified 
HA material. During incubation of the studied materials in SBF pH of solution remained close to 
the  physiological  one.  Formation  of  apatite  layer  on  their  surfaces  indicated  on  bioactive 
character of the developed hybrids. 
 
Fig. 1. SEM microphotographs of H2C and H3C hybrid granules. 
 
Keywords: hybrid granules, hydroxyapatite, chitosan, bone substitutes. 
 
Acknowledgment 
This work was supported by the Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH University of Science 
and Technology - Project No. 11.11.160.617 (2017). 

---