非晶質構造解析による地球表層に分布するポリアモルファス物質の実態解明
| Project/Area Number |
20K04124
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
興野 純 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40375431)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 非晶質炭酸マグネシウム / ネスクホナイト / ダイピンジャイト / ハイドロマグネサイト / ポリアモルフィズム / Nesquehonite / Dypingite / Hydromagnesite / ネスケホン石 / ダイピング石 / 水苦土石 / 非晶質構造解析 / アモルファスシリカ / アモルファス炭酸カルシウム |
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| Outline of Research at the Start |
地球上にはアモルファス物質が幅広く分布している．液体のように乱れた構造のアモルファス物質は様々な構造を取ることができ「ポリアモルフィズム」と呼ばれている．しかし，原子位置の決定が困難なため，私たちはその構造だけでなく構造に起因する性質も正確に理解できずにいる．本研究は，PDF法による非晶質構造解析および第一原理計算による電子状態解析を用いて，アモルファス物質の構造を明らかにする．そして，アモルファス物質の構造の違いによって温度圧力特性が変化することを示し，どのような構造のアモルファス物質がどのような性質を持ち，地球上のどのような現象に関与しているのかを解明し，アモルファス物質の実態に迫る．
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は，水溶液中で非晶質炭酸マグネシウムからネスクホナイトに結晶化する過程で，水溶液中のアルカリ金属イオンがネスクホナイトの結晶化にどのような影響を及ぼすかについて調べた．Na2CO3，K2CO3，Rb2CO3，Cs2CO3の4種類の異なる水溶液から非晶質炭酸マグネシウムを合成し，その後，水溶液中での非晶質炭酸マグネシウムの時間変化を，粉末XRD測定，PDF解析および，XAFS測定を用いて調べた．実験の結果，Na2CO3，K2CO3を出発物質に用いた場合は，ネスクオナイトに結晶化するが，Rb2CO3，Cs2CO3を用いた場合は，ネスクオナイトの結晶化が抑制されることが明らかになった．このことは，ネスクホナイトの結晶化は，水溶液中のアルカリ金属イオンの影響を受けることを示しており，地下水のアルカリ金属イオン濃度が重要な要素となる可能性を示唆した．また，PDF解析の結果から，非晶質炭酸マグネシウム形成直後とネスクオナイト結晶化直前の非晶質炭酸マグネシウムでは，非晶質炭酸マグネシウムの構造がそれぞれ異なることが示され，著者はそれぞれをAMC-I構造，AMC-II構造と命名した．これによって，非晶質炭酸マグネシウムには，複数の非晶質構造「ポリアモルフィズム」が存在していることを明らかにした．さらに，炭酸マグネシウム水和物の熱分解の過程で出現する非晶質炭酸マグネシウムは，ネスクオナイトとダイピンジャイトの場合は，熱分解過程でAMC-I構造を持つ非晶質炭酸マグネシウムが出現するのに対し，ハイドロマグネサイトには，熱分解過程でAMC-IともAMC-IIとも異なる非晶質相が出現することを明らかにした．本研究の結果は，非晶質炭酸マグネシウムのポリアモルフィズムの存在をより確実なものにし，非晶質炭酸マグネシウムの複雑な挙動を明らかにした．
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Report
(4 results)
Research Products
(41 results)
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[Journal Article] Phase transition and melting in zircon by nanosecond shock loading2022
Author(s)
Takagi Sota、Ichiyanagi Kouhei、Kyono Atsushi、Kawai Nobuaki、Nozawa Shunsuke、Ozaki Norimasa、Seto Yusuke、Okuchi Takuo、Nitta Souma、Okada Satoru、Miyanishi Kohei、Sueda Keiichi、Togashi Tadashi、Yabuuchi Toshinori
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Journal Title
Physics and Chemistry of Minerals
Volume: 49
Issue: 5
Pages: 8-8
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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