走査プローブ顕微鏡(SPM)による原子レベルでの珪酸塩鉱物溶解機構の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640464
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小暮 敏博 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教授 (50282728)
• キーワード: 走査プローブ顕微鏡 / 鉱物表面 / 溶解 / ブルーサイト / かんらん石 / 炭酸カルシウム

研究概要

本年度はSPM用高温試料ステージが導入されたため、まずこれを用いてブルーサイト(brucite, Mg(OH)2)の(001)面におけるエッチピットの溶解速度(ステップの後退速度)の温度依存性を調べ、その活性化エネルギーを算出した。その値はほぼ過去の文献値と一致した。またこの三角形の形状をしたエッチピットとブルーサイトの結晶構造との対応をX線回折及び最近当研究室に導入された電子線後方散乱回折(EBSD)パターンによって調べ、ブルーサイトシートの配位八面体の表面にある三角形と反対の方向にエッチピットの三角形が形成されることを明らかにした。これらの結果は平成13年6月に開かれた米国粘土学会でポスター発表された。現在論文を執筆中である。
一方本年度は昨年度に引き続き、代表的な造岩鉱物であるかんらん石(olivine、組成はF0_<90>Fa_<10>)について硝酸中(pH=1)での溶解過程を観察した。かんらん石の様々な結晶面でどのように溶解過程や溶解速度が異なるかは興味深い問題である。今回はその(010)面をコロイダルシリカで研磨して観察を行い、エッチピットの形成速度がその面内の様々な方向で大きく異なることを明らかにした。
また本年度は珪酸塩鉱物の溶解実験だけでなく、バイオミネラリゼーションの研究の一環として走査プローブ顕微鏡による炭酸カルシウム(方解石)の結晶成長のその場観察実験に着手した。溶液の過飽和度を適当にすることで、{104}面上での0.3nmのステップの形成が確認された。今後このような結晶成長時に様々なタンパク質等の生体高分子を溶液中に添加し、ステップの成長にどのような影響を与えるか調べるつもりでいる。

研究成果

• [文献書誌] T.kogure, J.Hybler, S.Durovic: "Identification of polytypes in trictahedral 1 : 1 Phyllosilicates : A HRTEM study of cronstedtite"Clays and Clay Minerals. 49. 310-317 (2001)
• [文献書誌] A.Matsuda, Y.Kotani, T.Kogure, M.Tatsumisago, T.Minami: "Photocatalytic decomposition of acetaldehyde with anatase nanocrystals-dispersed silica films prepared by the sol-gel process with hot water treatment"Journal of Sol-Gel Science and Technology. 22. 41-46 (2001)
• [文献書誌] P.S.Ng, H.Li, K.Matsumoto, S.Yamazaki, T.Kogure, T.Tagai, H.Nagasawa: "Striped dolphin detoxificates mercury as insoluble Hg(S, Se) in the liver"Proceedings of the Japan Academy Series B-Physical and Biological Sciences. 77. 178-183 (2001)
• [文献書誌] T.Kogure, J.hybler, H.Yoshida: "Coexistence of two polytypic groups in cronstedtite from Lostwithiel, England"Clays and Clay Minerals. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] A.Yamaguchi, T.Shido, Y.Inaba, T.Kogure, T.Asakura, K.Nomura, Y.Iwasawa: "In situ time-resolved energy-disperse XAFS study in the reaction processes of Cu-ZSM-5 catalysts"Bulletin of Chemical Society of Japan. 74. 801-808 (2001)
• [文献書誌] Y.Kotani, T.Matoda, A.Matsuda, T.Kogure, M.Tatsumisago, T.Minami: "Anatase nanocrystals-dispersed thin films via sol-gel process with hot water treatment : effect of poly(ethylene glycol) addition on photocatalytic activities of the films"Journal of Material Chemistry. 11. 2045-2048 (2001)