界面ナノスケール解析に基づく有機分子-鉄鉱物相互作用の素過程の研究

• 研究課題/領域番号: 23840049
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 越後 拓也 独立行政法人物質・材料研究機構, 環境再生材料ユニット, NIMSポスドク研究員 (30614036)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 鉄鉱物 / 表面構造 / 結晶形態 / 化学反応性 / 透過電子顕微鏡 / 光電子分光分析 / ヘマタイト / アスコルビン酸 / 反応速度 / ナノジオサイエンス / 動的光散乱 / 比表面積

研究概要

地球表層に産出する代表的な鉄鉱物であるヘマタイト (Fe2O3) とゲーサイト (FeOOH) について、その結晶形態・粒径が表面化学状態や化学反応活性に与える影響を調べた。ヘマタイトについては、代表的な有機酸であるアスコルビン酸による還元溶解速度と結晶形態・粒径の関係を、バッチ式溶解実験と透過電子顕微鏡観察 (TEM) を組み合わせた手法で詳細に解析した。ゲーサイトについては、生成温度の違いによる結晶形態と表面化学状態の変化を原子間力顕微鏡 (AFM) とX線光電子分光法 (XPS) を用いて定量的に解析した。その結果、針状や平板状といった異方性の高い形態を持った微結晶 (粒径50 nm以下) の場合、結晶形態や粒径が表面化学状態や化学反応活性に著しく影響していることが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Nanopores in hematite (α-Fe2O3) nanocrystals observed by electron tomography (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Echigo, Niven Monsegue, Deborah M. Aruguete, Mitsuhiro Murayama, Michael F. Hochella Jr.
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: Vol. 98(1) ページ: 154-162
  • 査読あり
• [雑誌論文] ジオマテリアルを利用した除染 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田裕久・渡辺雄二郎・越後拓也・宮原英隆・田村 堅志
  • 雑誌名: 表面科学 巻: Vol. 34(3) ページ: 143-148
  • NAID: 10031156848
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray photoelectron spectroscopic study on the goethites showing the variations in crystallinity and morphology: their effects on surface hydroxyl concentration (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Echigo, Tamao Hatta, Seiko Nemoto and Shigeru Takizawa
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: Vol. 39(9) ページ: 769-778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of size, morphology and aggregation state on reductive dissolution of hematite nanoparticles with ascorbic acid (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Echigo, Deborah M. Aruguete, Mitsuhiro Murayama, Michael F. Hochella Jr.
  • 雑誌名: Geochimica Cosmochimica Acta 巻: Vol. 90 ページ: 149-162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revisiting geochemical controls on patterns of carbonate deposition through the lens of multiple pathways to mineralization (2012)
  • 著者名/発表者名: Dongbo Wang, Laura M. Hamm, Anthony J. Giuffre, Takuya Echigo, J. Donald Rimstidt, James J. De Yoreo, John P. Grotzinger, Patricia M. Dove
  • 雑誌名: Faraday Discussion 巻: Vol. 159 ページ: 371-386
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional characterization of iron oxide (α-Fe2O3) nanoparticles: application of a compressed sensing inspired reconstruction algorithm to electron tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: Niven Monsegue, Xin Jin, Takuya Echigo, Ge Wang, Mitsuhiro Murayama
  • 雑誌名: Microscopy and Microanalysis 巻: Vol. 18(6) ページ: 1362-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybridization of sugar alcohols into brucite interlayers via melt intercalation process (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Morimoto, Tamao Hatta, Seiko Nemoto, Takuya Echigo, Jinhua Ye, Hirohisa Yamada
  • 雑誌名: Journal of Colloid & Interface Science 巻: Vol. 368(1) ページ: 578-583
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of size, morphology, surface structure, and aggregation state on reductive dissolution of hematite nanoparticles with ascorbic acid (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Echigo, Deborah M. Aruguete, Mitsuhiro Murayama, Michael F. Hochella Jr.
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 90 ページ: 149-162
  • DOI: 10.1016/j.gca.2012.05.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray photoelectron spectroscopic study on the goethites with variation in crystallinity and morphology: their effects on surface hydroxyl concentration (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Echigo, Tamao Hatta, Seiko Nemoto and Shigeru Takizawa
  • 雑誌名: physics and Chemistry of Minerals 巻: 39 号: 9 ページ: 769-778
  • DOI: 10.1007/s00269-012-0531-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional characterization of iron oxide (α-Fe2O3) nanoparticles: application of a compressed sensing inspired reconstruction algorithm to electron tomography (2012)
  • 著者名/発表者名: Niven Monsegue, Xin Jin, Takuya Echigo, Ge Wang, Mitsuhiro Murayama
  • 雑誌名: Microscopy and Microanalysis 巻: 18 号: 6 ページ: 1362-1367
  • DOI: 10.1017/s1431927612013530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures and chiral recognition of the diastereomeric salts prepared from 2-methoxy-2-(1-naphthyl) propanoic acid (2011)
  • 著者名/発表者名: Akio Ichikawa, Hiroshi Ono, Takuya Echigo, and Yuji Mikata
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: Vol. 13(14) ページ: 4536-4548
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intercalation of sugar alcohols to interlayer of montmorillonite by wet and dry processes (2011)
  • 著者名/発表者名: Tamao Hatta, Takuya Echigo, Seiko Nemoto, Kenji Tamura and Hirohisa Yamada
  • 雑誌名: Clay Science 巻: Vol. 15(1) ページ: 61-66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybridization of sugar alcohols into brucite interlayers via melt intercalation process (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Morimoto, K.Tamura, T.Hatta, S.Nemoto, T.Echigo, J.Ye, H.Yamada
  • 雑誌名: Journal of Colloid & Interface Science 巻: 368 号: 1 ページ: 578-583
  • DOI: 10.1016/j.jcis.2011.11.048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of size, morphology, surface structure, and aggregation state on reductive dissolution of hematite nanoparticles with ascorbic acid
  • 著者名/発表者名: T.Echigo, D.M.Aruguete, M.Murayama, M.F.Hochella Jr.
  • 雑誌名: Geochimica Cosmochimica Acta 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] 新潟県上川村産流紋岩質溶結凝灰岩中の球晶とその形成機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・齋藤 庸一朗・木股三善・清水雅浩・西田憲正・滝沢茂
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] Na-cancriniteの単結晶育成と結晶構造精密化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・鈴木達
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 有機鉱物の生成機構と研究意義 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也
  • 学会等名: 鉱物科学若手の会 (YMO) ショートコース
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 三宅島産灰長石巨晶に産するAl/Si完全無秩序型灰長石 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・星野美保子・木股三善・清水雅浩・松井智彰・西田憲正
  • 学会等名: 日本地質学会第119年学術大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] Crystal structure and cation exchange properties of Na-cancrinite (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Echigo, Hirohisa Yamada, Kenji Tamura and Tohru Suzuki
  • 学会等名: The 2nd Asian Clay Conference
  • 発表場所: 梨花女子大学, ソウル, 韓国
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] "シュウ酸を含む溶液中における sodalite から cancrinite への相転移機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・鈴木達
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] シュウ酸を含む溶液中における sodalite から cancrinite への相転移機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・鈴木達
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] 鹿児島県竹島産灰長石巨晶の鉱物学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井智彰・荒川洋二・木股三善・星野美保子・越後拓也・西田憲正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] Na-cancriniteの単結晶育成と結晶構造精密化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・鈴木達
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 新潟県上川村産流紋岩質溶結凝灰岩中の球晶とその形成機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・齋藤庸一朗・木股三善・清水雅浩・西田憲正・滝沢茂
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 三宅島産灰長石巨晶に産するAl/Si完全無秩序型灰長石 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・星野美保子・木股三善・清水雅浩・松井智彰・西田憲正
  • 学会等名: 日本地質学会2012年年会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 有機鉱物の生成機構と研究意義 (2012)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也
  • 学会等名: 鉱物科学若手の会（YMO） ショートコース
  • 発表場所: 京都大学
  • 招待講演
• [学会発表] Oscillatory zoning in anorthite megacryst from Take-shima, Kagoshima Prefecture, Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井智彰・荒川洋二・木股三善・西田憲正・星野美保子・越後拓也
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 含水希土類-有機酸塩鉱物の結晶化学的研究 ：単結晶合成による結晶構造と生成環境の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢野裕美・木股三善・清水雅浩・越後拓也・星野美保子
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Crystal structure and cation exchange properties of Na-cancrinite (2012)
  • 著者名/発表者名: Takuya Echigo, Hirohisa Yamada, Kenji Tamura, Tohru Suzuki
  • 学会等名: The 2nd Asian Clay Conference
  • 発表場所: 梨花女子大学
• [学会発表] 非晶質鉄-リン酸塩からのspheniscidite [NH4Fe2(PO4)2(OH)・2H2O]の生成機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・八田珠郎・坂上潤一・辻本泰弘
  • 学会等名: 粘土科学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] (Fe,Zn)系サポナイトの合成とその光触媒活性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田裕久・田村堅志・越後拓也・森本和也・八田珠郎
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 水酸化物鉱物/糖アルコールハイブリッドの調製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田村堅志・森本和也・八田珠郎・越後拓也・山田裕久
  • 学会等名: 粘土科学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] モンモリロナイト層間への糖アルコール類のインターカレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 八田珠郎・根本清子・越後拓也・田村堅志・山田裕久
  • 学会等名: 粘土科学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 非晶質鉄-リン酸塩からのspheniscidite [NH4Fe2(PO4)2(OH)・2H2O]の生成機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・八田珠郎・坂上潤一・辻本泰弘
  • 学会等名: 粘土科学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] シュウ酸を含有したcancriniteの合成と生成機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・鈴木達
  • 学会等名: 粘土科学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島)
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Sodaliteを出発物質としたシュウ酸含有cancriniteの合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・鈴木達
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 茨城大学
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] 三宅島産灰長石巨晶に産するAl/Si完全無秩序型灰長石:Al-排除則のブレークスルー (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・星野美保子・木股三善・清水雅浩・松井智彰・西田憲正
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 茨城大学
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] Sodaliteを出発物質としたシュウ酸含有cancriniteの合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・山田裕久・田村堅志・鈴木達
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 茨城大学(水戸)
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] 三宅島産灰長石巨晶に産するAl/Si完全無秩序型灰長石:Al-排除則のブレークスルー (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・星野美保子・木股三善・清水雅浩・松井智彰・西田憲正
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 茨城大学(水戸)
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] EMPA分析を用いた黒雲母の化学組成式:結晶化学と成因的意義 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花田遥平・木股三善・清水雅浩・星野美保子・越後拓也・西田憲正・中野聰志
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 茨城大学(水戸)
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] 広島県東城町久代産汚染岩中のネフェリンの沸石化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢野裕美・木股三善・越後拓也・星野美保子・西田憲正・清水雅浩・草地功・昆慶明
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 茨城大学(水戸)
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 鹿児島県竹島産灰長石巨晶 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松井智彰・荒川洋二・木股三善・西田憲正・星野美保子・越後拓也
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 茨城大学(水戸)
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] ヘマタイトナノ粒子の還元的溶解に与える粒径・形態・凝集状態の影 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・Deborah M. Aruguete・村山光宏・Michael F. Hochella Jr.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] ゲータイト表面のドメイン構造と欠陥の生成機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・八田珠郎・根本清子・滝沢茂
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] ヘマタイトナノ粒子の還元的溶解に与える粒径・形態・凝集状態の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・Deborah M.Aruguete・村山光宏・Michael F.Hochella Jr.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] ゲータイト表面のドメイン構造と欠陥の生成機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 越後拓也・八田珠郎・根本清子・滝沢茂
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] 広島県東城町久代産汚染岩中のネフェリンの沸石化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢野裕美・木股三善・越後拓也・星野美保子・西田憲正・清水雅浩・草地功・昆慶明
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] EMPA分析を用いた黒雲母の化学組成式:結晶化学と成因的意義 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花田遥平・木股三善・清水雅浩・星野美保子・越後拓也・西田憲正・中野聰志
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2011-05-20