2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23244105
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
薛 献宇 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (70362986)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神崎 正美 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (90234153)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | メルト / ガラス / 二酸化炭素 / 構造 / 核磁気共鳴法 / 第一原理計算 |
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| Research Abstract |
本研究はCO2-H2O成分を含むケイ酸塩メルト（急冷ガラス）の構造を先端NMR測定及び第一原理計算により解明することを目標にしている。本年度では特にケイ酸塩メルトにおけるCO2の存在状態の解明に力を入れた。そのため、ピストンシリンダー高圧装置を用いて1~1.5 GPa, 1400~1500 deg C下でCO2を含む急冷ガラスを合成した。CO2の存在状態の組成依存性を系統的に解明するために、前年度で調べたナトリウムケイ酸塩やカルシウム―マグネシウムケイ酸塩などの組成に加えて、Al/Si比が一定で、重合度の系統的に異なるナトリウム及びカルシウムアルミノ珪酸塩といった２つの系列の組成をもつガラスも合成した。得られた試料は1H MAS NMR, 27Al 3Q MAS NMR, 13C MAS NMR, 13C static NMR等の多核NMR測定やラマン分光法測定により総合的に検証した。また、前年度で始めたCO2を含むケイ酸塩クラスターの分子軌道法計算に加えて、Quantum Espressoプログラムを用いて、炭酸塩結晶相のNMRパラメータの第一原理計算も行なった。その結果、ケイ酸塩ガラスにおける異なった炭酸塩化学種を区別するには、13C MAS NMRと 13C static NMRが共に有効であり、前者はケイ酸塩ネットワークと連結するネットワーク炭酸塩種と連結しないfree炭酸塩種の区別に特に有効であり、後者はそれらが共存する場合の定量化に役立つことが分かった。得られた実験データと計算結果を総合すると、CO2は重合度の高いアルミノ珪酸塩ガラスにおいては主にネットワーク炭酸塩種及びCO2分子として存在し、重合度の低いケイ酸塩及びアルミノ珪酸塩ガラスにおいては主にfree炭酸塩種として存在し、中間組成ではネットワーク炭酸塩種とfree炭酸塩種が共存することが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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