炭酸カルシウム形成初期におけるアラゴナイト前駆物質の探求：不純物効果の新解釈

• 研究課題/領域番号: 26870010
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 結晶工学; 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 川野 潤 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40378550)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 炭酸カルシウム / アラゴナイト / 前駆物質

研究成果の概要

炭酸カルシウムの高圧多形であるアラゴナイトは、最も主要な生体鉱物のひとつであるが、その形成過程は明らかになっていなかった。本研究においては、マグネシウムが形成最初期にどのような影響を及ぼすかを解明するため、炭酸カルシウムクラスターの安定構造を量子化学に基づく計算機シミュレーションにより推定した。その結果、マグネシウムを含むクラスターの構造は、含まない場合の構造とは明らかに異なり、アラゴナイトにより類似していた。このことから、マグネシウムはクラスター形成時から積極的にアラゴナイト形成に関わっており、マグネシウムと水分子との相互作用が多形形成において重要な意味をもつことが示唆された。

研究成果

• [国際共同研究] The George Washington University(米国)
• [雑誌論文] 溶液成長における non-classical pathway (2017)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤・Henry Teng
  • 雑誌名: 日本結晶成長学会誌 巻: 44 ページ: 17-24
  • NAID: 130005997212
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observing crystal growth processes in computer simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nada, H., Miura, J. Kawano, T. Irisawa
  • 雑誌名: Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials 巻: 62 号: 2 ページ: 404-407
  • DOI: 10.1016/j.pcrysgrow.2016.04.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Effect of Mg2+ Incorporation on the Structure of Calcium Carbonate Clusters: Investigation by the Anharmonic Downward Distortion Following Method (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawano, J., Maeda, S., and Nagai, T.
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 18 号: 4 ページ: 2690-2698
  • DOI: 10.1039/c5cp05139h
  • NAID: 120005951952
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Precipitation of halite during calcification of the massive reef-building coral Porites lobata (2016)
  • 著者名/発表者名: Motai, S., Kawano, J., Nagai, T., Sowa, K. and Watanabe, T.
  • 雑誌名: European Journal of Mineralogy 巻: 28 号: 2 ページ: 2521-2521
  • DOI: 10.1127/ejm/2016/0028-2521
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation of the Behavior of Beryllium Diffusion in Corundum (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawano, J., Okuyama, M. and Miyata, T.
  • 雑誌名: Journal of Computer Chemistry, Japan 巻: 14 号: 4 ページ: 111-116
  • DOI: 10.2477/jccj.2015-0016
  • NAID: 130005110959
  • ISSN: 1347-1767, 1347-3824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incorporation of Mg2+ in surface Ca2+ sites of aragonite: an ab initio study (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawano J., Sakuma H. and Nagai T.
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 2 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1186/s40645-015-0039-4
  • NAID: 120005677757
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Superior solid solubility of MnSiO3 in CaSiO3 perovskite (2014)
  • 著者名/発表者名: Lin Li, Takaya Nagai, Yusuke Seto, Kiyoshi Fujino, Jun Kawano, and Shoichi Itoh
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 42 号: 2 ページ: 123-129
  • DOI: 10.1007/s00269-014-0703-z
  • 査読あり
• [学会発表] イネ葉身に形成されるアモルファスシリカの形態による構造比較 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小瀬義樹・尾崎紀昭・三輪京子・川野 潤
  • 学会等名: 日本農芸化学会
  • 発表場所: 京都女子大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 成長/溶解するCaCO3近傍におけるpH/Ca濃度変化の可視化の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤・豊福高志・長井 裕季子・河田佐知子・永井隆哉
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] ダイアスポアの脱水反応のカイネティクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井隆哉・杉浦晃希・川野 潤・小田めぐみ
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] Computational Investigation of the Onset of Nucleation by Anharmonic Downward Distortion Following Method (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawano, J., Maeda, S. and Nagai, T.
  • 学会等名: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of the effect of Mg2+ incorporation on the structure of CaCO3 clusters by the anharmonic downward distortion following method (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawano, J., Maeda, S. and Nagai, T.
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-07-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 溶解/成長する炭酸カルシウム近傍におけるpH変化の可視化の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤,・豊福高志・ 長井裕季子・ 河田佐知子・板垣璃沙・永井隆哉
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2016年度連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] Consideration on the controlling factor of the metastable formation of CaCO3 polymorphs (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawano, J.
  • 学会等名: American Chemical Society the 251st National Meeting
  • 発表場所: San Diego Omni Hotel (USA)
  • 年月日: 2016-03-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TEM observation of inorganic and biologically formed calcium carbonate crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawano, J., Motai, S., Miyake, A. and Nagai, T.
  • 学会等名: Japan-Slovenia Bilateral Symposium of Transmission Electron Microscopy
  • 発表場所: 北海道大学 （札幌市）
  • 年月日: 2015-11-25
  • 国際学会
• [学会発表] FIB-TEMによる六角平板状vateriteの内部組織観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤・鶴本千尋・三宅 亮・永井隆哉
  • 学会等名: 日本結晶成長学会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2015-10-20
• [学会発表] Formation Process of Calcium Carbonate Polymorphs from Aqueous Solution (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawano, J.
  • 学会等名: Japan-Slovenia Bilateral Meeting
  • 発表場所: Jozef Stefan Institute (Slovenia)
  • 年月日: 2015-10-01
  • 国際学会
• [学会発表] カルサイト/水界面の構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐久間博・H.O. Sorensen・川野 潤・西山直毅・福士圭介
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2015-09-27
• [学会発表] Inorganic precipitation mechanism of calcium carbonate polymorphs and their precursors (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawano, J.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union meeting 2015/ European Geoscience Unison Biogeosciences Division Joint Session
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉市）
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会
• [学会発表] ブルーサイトとポートランダイト中のプロトンダイナミクスの速度論的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増田愛美・永井隆哉・川野 潤
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2015年度連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉市）
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] 炭酸カルシウムクラスターおよび結晶表面におけるイオン吸着過程の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] 海水中のMg/Ca比と礁性サンゴ骨格鉱物相の関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 甕 聡子・永井隆哉・川野 潤・波利井佐紀・渡邊 剛
  • 学会等名: バイオミネラリゼーションワークショップ
  • 発表場所: 東京大学大気海洋研究所（千葉県柏市）
  • 年月日: 2014-12-12
• [学会発表] CaCO3クラスターの安定構造と不純物効果の理論的検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤・前田 理・永井隆哉
  • 学会等名: 日本結晶成長学会
  • 発表場所: 学習院大学（東京都豊島区）
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] Rotational disorder of CO3 in calcium carbonate and its effect on the formation of polymorphs (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun Kawano
  • 学会等名: Frontiers in Biomineral Formation Research: From Pre-nucleation Clusters to the Final Crystals
  • 発表場所: Hokkaido University （Sapporo, Japan）
  • 年月日: 2014-10-07
• [学会発表] バイオミネラリゼーションと無機結晶成長：その違いを考える (2014)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤
  • 学会等名: 結晶成長討論会
  • 発表場所: 八王子セミナーハウス（東京都八王子市）
  • 年月日: 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] CaCO3クラスターにおける不純物効果の理論的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤・前田 理・永井隆哉
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 熊本大学（熊本市）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] ブルーサイトのH-D相互拡散の速度論的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増田 愛美・永井 隆哉・川野 潤
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 熊本大学（熊本市）
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 炭酸カルシウム表面/クラスターにおける2価陽イオンの安定性に関する理論的考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川野 潤・佐久間 博・永井隆哉
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-05-01
• [学会発表] 造礁性サンゴ骨格の結晶組織が示すaragoniteとhaliteの共沈 (2014)
  • 著者名/発表者名: 甕 聡子・永井隆哉・川野 潤・渡邊 剛
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-05-01
• [備考] 川野研究室ホームページ
  • URL: http://www.kawano-lab.com/