5配位シリコンを含むケイ酸塩結晶の合成と分光学的研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05640526
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 神崎 正美 東京工業大学, 工学部, 助手 (90234153)
• キーワード: 5配位シリコン / 分子軌道法 / 高圧実験 / NMR分光 / 結晶合成 / 結晶構造

研究概要

本研究ではCaSi_2O_5系に的を絞り、高温・高圧相平衡実験を行なった。実験の結果をまとめると、1200度においては8GPa以下では、コーサイトとCaSiO_3-III相が安定であった。また10GPa以上の圧力ではtitanite構造を持つCaSi_2O_5相が安定であった。8GPaにおいて合成した試料は、titanite相と未知相の混合物であった。粉末X線回折実験により、titanite相の回折ピークを除いた回折パタンは、三斜晶系で全て指数付け可能であった。これから未知相の組成もCaSi_2O_5であることが推定された。未知相は低圧相とtitanite相領域にはさまれた狭い安定領域(2GPa)を持つ。
未知相の単相試料を得ることは困難であった。そこでtitanite相を含む混合相試料についてNMR測定を行った。titanite相の構造は既知であり、未知相に起因するピークを同定できた。未知相は、-79.3と-149.3ppmの二つのほぼ強度の等しいピークを持ち、前者は明らかに4配位シリコンによるが、後者は4配位と6配位シリコンのちょうど中間領域に位置し、5配位シリコンと同定できる。つまりこの相は構造中に4配位と5配位シリコン席を持つことが分かった。
次にX線構造解析のための結晶合成を行い、100ミクロン程度の単結晶を得ることができた。この結晶については構造解析が現在進行中である。また実験と並行して、分子軌道法プログラムを使用し、5配位シリコンクラスターについての安定配置やその分光学的データを計算した。
本研究の主要目的である5配位シリコンを含む結晶の合成には成功した。今後構造解析が終わり次第、その特異な構造について結晶化学的考察を行う。

研究成果

• [文献書誌] M.Kanzaki: "Calculated powder X-ray patterns of phase B,on hydrous B and superhydrous B" Mineralogical Tournal. 16. 278-285 (1993)
• [文献書誌] Y.Kudoh,L.W.Finger,R.M.Hazew,C.T.Prew.H,M.Kanzaki,D.R.Veblen: "Phase E:a high-pressure hydrous silicate with unique crystal chemistry" Physics and Chemistry of Minerals. 19. 357-360 (1993)
• [文献書誌] X.Xue,J.F.Stebbins,M.Kanzaki: "A^<29> Si MAS NMR study of sub-Tg amorphization of stishovite at ambient pressure" Physics and Chemistry of Minerals. 19. 480-485 (1993)
• [文献書誌] X.Xue,J.F.Stebbins,M.Kanzaki: "Correlations between O-17 NMR parameters and local structure around oxygen" American Mineralozist. 79. (1994)