2006 Fiscal Year Annual Research Report
フェリック・フェラスポリカチオンの短距離・中距離構造と複雑凝集
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17206075
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
早稲田 嘉夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (00006058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 茂 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40143028)
齋藤 正敏 新潟大学, 医学部, 助教授 (40241583)
蟹江 澄志 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (60302767)
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| Keywords | オキシ水酸化鉄 / X線構造解析 / X線異常散乱 / リバースモンテカルロ法 / 原子配列 / その場構造解析 |
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| Research Abstract |
水溶液中の鉄錯イオンからフェリック・フェラスポリカチオンが凝集する過程でのFeO_6八面体構造(短距離構造)の変化およびそれらの及ぼす異種カチオンや異種アニオンの影響を明らかにするために、in-houseのEXAFS測定装置や定量X線回折法、さらに反応環境の精密評価(水溶液分析)により、それらの凝集挙動について検討した。これらの研究においては、これまで解析が困難であったフェラスイオンを含む化合物(Green Rust)をについて、温度や酸素分圧を制御した試料を作製し、それらの構造変化の過程を各種の評価法により解析した。その結果、水溶液中においてGreen Rustから異なる構造のオキシ水酸化鉄や酸化鉄が形成することを明らかにし、その形成条件についても解明した。
さらに、様々なポリカチオンの中距離構造(乱れ)を明らかにするために、定量的なX線異常散乱法等により干渉関数を精度良く評価した。これらの実験においては、各種のフェラスイオンを含むGreen Rustを合成して、水溶液中でのそれらの酸化過程と中距離構造・短距離構造の関係を明らかにするために、リバースモンテカルロシミュレーション法を応用して数ナノメートル領域におけるFe-O、Fe-Fe、O-Oの二体分布関数を求めた。その結果、凝集過程において異種元素を取り込むことにより、複雑な構造を持つことなどを解明した。これらの研究では、ポリカチオンの短距離・中距離構造が比較的軽い元素(例えばSi)を含む化学種によっても影響を受けるため、このようなイオンの取り込みによる構造乱れを赤外吸収分光法等も用いて評価した。それらの結果は、定量的なX線異常散乱法等による原子レベルの構造解析の結果と対応していることを示した。
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