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2023 年度 実績報告書

非晶質構造解析による地球表層に分布するポリアモルファス物質の実態解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K04124
研究機関筑波大学

研究代表者

興野 純  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40375431)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード非晶質炭酸マグネシウム / ネスクホナイト / ダイピンジャイト / ハイドロマグネサイト / ポリアモルフィズム
研究実績の概要

最終年度は,水溶液中で非晶質炭酸マグネシウムからネスクホナイトに結晶化する過程で,水溶液中のアルカリ金属イオンがネスクホナイトの結晶化にどのような影響を及ぼすかについて調べた.Na2CO3,K2CO3,Rb2CO3,Cs2CO3の4種類の異なる水溶液から非晶質炭酸マグネシウムを合成し,その後,水溶液中での非晶質炭酸マグネシウムの時間変化を,粉末XRD測定,PDF解析および,XAFS測定を用いて調べた.実験の結果,Na2CO3,K2CO3を出発物質に用いた場合は,ネスクオナイトに結晶化するが,Rb2CO3,Cs2CO3を用いた場合は,ネスクオナイトの結晶化が抑制されることが明らかになった.このことは,ネスクホナイトの結晶化は,水溶液中のアルカリ金属イオンの影響を受けることを示しており,地下水のアルカリ金属イオン濃度が重要な要素となる可能性を示唆した.また,PDF解析の結果から,非晶質炭酸マグネシウム形成直後とネスクオナイト結晶化直前の非晶質炭酸マグネシウムでは,非晶質炭酸マグネシウムの構造がそれぞれ異なることが示され,著者はそれぞれをAMC-I構造,AMC-II構造と命名した.これによって,非晶質炭酸マグネシウムには,複数の非晶質構造「ポリアモルフィズム」が存在していることを明らかにした.さらに,炭酸マグネシウム水和物の熱分解の過程で出現する非晶質炭酸マグネシウムは,ネスクオナイトとダイピンジャイトの場合は,熱分解過程でAMC-I構造を持つ非晶質炭酸マグネシウムが出現するのに対し,ハイドロマグネサイトには,熱分解過程でAMC-IともAMC-IIとも異なる非晶質相が出現することを明らかにした.本研究の結果は,非晶質炭酸マグネシウムのポリアモルフィズムの存在をより確実なものにし,非晶質炭酸マグネシウムの複雑な挙動を明らかにした.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Thermal behavior of borax, Na2B4O5(OH)4・8H2O2024

    • 著者名/発表者名
      Nishiyasu Wataru、Kyono Atsushi
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 109 ページ: 533~539

    • DOI

      10.2138/am-2023-8970

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graphical Description and Classification of Crystal Structure of Borate Minerals2024

    • 著者名/発表者名
      KYONO Atsushi
    • 雑誌名

      Nihon Kessho Gakkaishi

      巻: 66 ページ: 11~18

    • DOI

      10.5940/jcrsj.66.11

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural variations of amorphous magnesium carbonate during nucleation, crystallization, and decomposition of nesquehonite MgCO3・3H2O2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Gen-ichiro、Kyono Atsushi、Okada Satoru
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Minerals

      巻: 50 ページ: 5

    • DOI

      10.1007/s00269-022-01231-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystal structures of anhydrous borax α-Na2B4O7 and γ-Na2B4O7 and ab initio quantum chemical calculations of structural stability on their fundamental building blocks2023

    • 著者名/発表者名
      NISHIYASU Wataru、KYONO Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 118 ページ: 230112

    • DOI

      10.2465/jmps.230112

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pressure-induced phase transition of oxygen defective perovskite srebrodolskite Ca2Fe2O52023

    • 著者名/発表者名
      KUWAMURA Risa、TAKAGI Sota、KYONO Atsushi
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 118 ページ: 230422

    • DOI

      10.2465/jmps.230422

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 炭酸化学種が forsterite の炭酸塩化反応にもたらす影響2024

    • 著者名/発表者名
      長谷川 拓紀,興野 純,岡田 慧
    • 学会等名
      2023年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] Ulexite NaCaB5O6(OH)6・5H2O の熱分解とその可逆性2024

    • 著者名/発表者名
      山口 航佑,興野 純,岡田 慧
    • 学会等名
      2023年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] ナトリウムホウ酸塩水和物の安定性2023

    • 著者名/発表者名
      興野 純,西保 亘
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
  • [学会発表] Portlandite[Ca(OH)2]の気固炭酸塩化プロセスの解明2023

    • 著者名/発表者名
      長谷川 拓紀,興野 純
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
  • [学会発表] Anhydrous borax α-Na2B4O7 and γ-Na2B4O7 and ab initio quantum chemical calculations of structural stability on their fundamental building blocks2023

    • 著者名/発表者名
      西保 亘,興野 純
    • 学会等名
      日本結晶学会

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公開日: 2024-12-25  

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