近赤外分光顕微鏡の作成と不透明鉱物の分光学的研究への応用

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07554081
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 勝彦 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (70251329)
• 研究分担者: 奈良 雅之 機能水研究所, 博士研究員 ; 足立 守 名古屋大学, 大学院理学研究科, 教授 (10113094) ; 若槻 雅男 筑波大学, 物質工学系, 教授 (50114153) ; 岡田 昭彦 理化学研究所, 表面解析室, 副主任研究員
• キーワード: 不透明鉱物 / 近赤外顕微鏡 / モリブデナイト / Re-Os年代 / FTIR / 水 / 水素結合

研究概要

本研究では、可視光において不透明な鉱物の内部組織を観察するうえで、近赤外領域での観察が有用であることを確認し、主に以下の3つの柱で研究を推進した。
1.モリブデナイトの近赤外スペクトルとRe-Os年代との関係:モリブデナイトは硫化物鉱物の中でも、生成年代の決定が可能な数少ない鉱物である。年代決定の手段としてはRe-Os法を用いるが、Re-Os年代は変質によって乱される。一方、モリブデナイトは変質によって半導体としてバンドギャップが変化し、近赤外光の透過度が変化する。変質によるRe-Os系の乱れとその近赤外光との関係、及び変質によってモリブデナイトの構造がどう変化するかが、近赤外分光顕微鏡を用いることによって初めて明らかになった。また、可視光では観察不可能であったモリブデナイト中の流体包有物が近赤外光によって初めて観察された。
2.近赤外光を用いた鉱物中の分子水のキャラクタリゼーション:近赤外領域の吸収スペクトルが、天然鉱物試料にしばしば見られるヒドロキシルイオンが共存する系において、水分子のみから情報を抽出し、その水素結合状態を知る上で有用であることを示した。ここでは天然ダイヤモンドの近赤外吸収スペクトルを感度よく測定し、ダイヤモンド中に水の高圧相である氷が存在することを見出した。また、モレキュラーシ-ブへの水分子の吸着挙動も同様の方法で考察した。
3.近赤外顕微鏡とフーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)との接続実験:市販の近赤外カメラ付顕微鏡とFTIRとの接続を試みた。近赤外顕微鏡鏡筒部から光を導出し、凹面ミラーで平行光にし、FTIRの発光測定用ポートに導入した。この方法により、近赤外カメラでとらえられた画像から絞りを用いてある領域からの光を抽出し、スペクトル測定を行うことが可能である。現状では感度が低く顕微鏡の光路変更操作が複雑であるという欠点を持つが、将来的には光源の変更や簡便な光路変更の方法を検討する。

研究成果

• [文献書誌] Agata,T: "Ilvaite from a sepentinized peridotite in the Asama igneous complex,Mikabu greenstone belt,Sambagawa metamorphic terrain,central Japan." Mineral.Mag.59. 489-496 (1996)
• [文献書誌] Asami,M.: "Monazite ages by the chemical Th-U-total Pb isochron method for pelitic gneisses from the eastern Sor Rondane Mountains,East Antarctica." Proc.of NIPR Symposium on Antarctic Geosci.9. 49-64 (1996)
• [文献書誌] Jia,X.: "Cobalt and manganese as impurities in synthetic diamonds." High Pressure Science and Technology,edited by Trzeciakowski. 565-567 (1996)
• [文献書誌] Katsuhiko Suzuki: "Re-Os dating of molybdenites from ore deposits in Japan:Implication for the closure temperature of the Re-Os system for molybdenite and the cooling history of molybdenum ore deposits." Geochimica et Cosmochimica Acta. 60. 3151-3159 (1996)
• [文献書誌] Kagi,H.: "B-C-N graphitic material and its transient heating products at 15 GPa." High Pressure Science and Technology,edited by Trzeciakowski. 258-260 (1996)
• [文献書誌] Li,W.: "A two stage method for growing a large crystal of diamond with high quality." J.Crystal Growth. 160. 78-86 (1996)
• [文献書誌] Nara,M.: "Correlation between the Vibrational Frequencies of the Carboxylate Group and the Types of Its Coordination to a Metal Ion:An ab Initio Molecular Orbital Study." J.Phys.Chem.100. 19812-19817 (1996)
• [文献書誌] Price,W.: "A Pulsed Field Gradient NMR Study of the Aggregation and Hydration of Parvalbumin" Biophys.Chem. (in press). (1997)
• [文献書誌] Suzuki,K.: "CHIME age dating of monazites from metamorphic rocks and granitic rocks of the Ryoke belt in the Iwakuni area, Southwest Japan." Island Arc. 5. 43-55 (1996)