2023 年度研究成果報告書

天然結晶における断片化した結晶子と境界領域の非晶質化の発生メカニズム

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	20KK0307
研究種目	国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
配分区分	基金
審査区分	小区分17040:固体地球科学関連
研究機関	山口大学
研究代表者	永嶌真理子山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (80580274)
研究期間 (年度)	2021 – 2023
キーワード	結晶性 / 非晶質化 / ラマンスペクトル / 緑簾石
研究成果の概要	本研究は天然緑簾石族鉱物から見出した結晶性の低下現象の新たな発生機構を提案した。本現象は捕捉困難だが，短周期原子配列に着目し，偏光ラマンスペクトル解析を適用することで現象の実態が「原子配列の周期性に乱れがない同方位を持つ結晶子が断片化し，それらの境界領域である粒間相の結晶性が低下した状態」であることを把握し，さらにその原因が鉱物に含まれる元素の原子結合状態，結晶構造中のOH基の無秩序配向と配位多面体の変形度の相互作用によると結論付けた。さらに天然緑簾石族鉱物31試料のラマンスペクトル解析結果に基づき，特定のピーク位置から鉄含有量を精度よく見積もる汎用性の高い関数を提案した。
自由記述の分野	鉱物学
研究成果の学術的意義や社会的意義	放射性元素の放射壊変による原子配列の乱れや非晶質化は天然鉱物ではよく知られているが，研究代表者が見出した結晶性低下は放射性元素に起因しない未知の現象であった。この現象は捕捉が困難であるため，普遍的現象であるにも関わらず長年見過ごされてきたのだろう。しかし，結晶質固体物質における結晶性の変化はわずかであっても物性変化に直結し，相の安定性に影響するため，その実態把握や発生機構の解明は不可欠である。本研究で明らかにした実態と提唱した発生機構は，結晶質物質を扱うマテリアルサイエンス全体の発展に波及すると考えられる。