| 研究課題/領域番号 |
26800278
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
坂口 綾 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00526254)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | HFS元素 / ハフニウム / ジルコニウム / 鉄マンガンクラスト / XAFS |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、申請書の計画に則り①HFS元素(Zr, Hf, Nb, Ta)のためのX線吸収微細構造(XAFS)法およびGAUSSIAN適応の検討と②基礎的な物理化学特性に関するデータ取得を実施してきた。①については26年度ジルコニウムとハフニウムのtwin elementに集中し拓洋第五海山および流星海山にてROVを用いて採取した鉄マンガンクラスト中の存在状態について微量元素分析およびXAFS分析および解析からデータを取得した。海山山頂から底層に向けて採取された鉄マンガンクラスト中におけるジルコニウムの存在状態は、難溶性砕屑物のジルコンに由来するものは存在せず、一度海水に溶けそれらがマンガンクラスト形成にともない濃集されたことを示唆する結果が得られた。またジルコニウム化学種は深度により異なっていた。ハフニウムに関しては、通常のXAFS分析ではスペクトルが得られず、その発展研究として分光結晶を用いた蛍光分光法によるXAFSを試みたが困難を極め、今後のさらなる改良が期待される。実験室における合成鉱物への吸着および供沈実験では液中での様々な錯体を仮定し、物理化学データ構築も考慮しながら無機・有機錯体での実験を試みた。結果として、溶液中の錯体の違いによりハフニウムおよびジルコニウムの鉄やマンガンに対するKdは異なっており、鉱物中での存在状態（結合距離・配位数）も異なっていることが分かってきた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
26年度から27年度前半には①HFS元素(Zr, Hf, Nb, Ta)のためのX線吸収微細構造(XAFS)法およびGAUSSIAN適応の検討と②基礎的な物理化学特性に関するデータ取得を主として実施を予定していた。①では鉄マンガンクラストに大量に含まれる銅の妨害を除去すべくハフニウムの蛍光分光XAFSの挑戦的試みを中心に行った。結果としては、数パーセントの銅を含む試料において目的とするハフニウム濃度が極微量（数ppm）であったため、蛍光分光法を用いてのXAFSも困難を極めることが明らかになった。しかし、今回の挑戦から今後改善すべき箇所などが明らかになってきたため、前進はあったと言える。②については、実験室で合成した鉄マンガンクラストの主組成であるフェリハイドライトやδ-MnO2に様々な溶液系で溶存させたジルコニウムやハフニウムを吸着および供沈させ、それぞれの条件におけるKdを比較検討した。また、それら試料のXAFS分析も進めており、ジルコニウムやハフニウムの錯体数種類においてすでに分析が進められている。こちらに関しては計画したよりもデータ取得および解析が進んでいる。全体的にみて、おおむね順調に研究が進められていると解釈できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
27年度前半は計画通り26年度に引き続き①HFS元素(Zr, Hf)のためのX線吸収微細構造(XAFS)法およびGAUSSIAN適応の検討と②基礎的な物理化学特性に関するデータ取得を行っていく。概要および到達度評価で言及したように、本研究の要となるハフニウムのXAFS分析が非常に困難を極めることから、ハフニウム分析に適した蛍光分光結晶の選定や、分析条件の探求をまず行い結果を取得していく。また、量子化学計算も併せて進めて行く。②基礎的な物理化学特性に関するデータ取得においては、錯体の違いによる物理化学特性の差異を系統的に説明できるよう、さらなる分析・解析を行う予定である。これらは27年度の後半より開始を予定しているデータベース構築の際に必要となるデータを取得できるよう考慮しながら行う。Nb、Taにおいては天然鉄マンガンクラスト中の濃度が極微量であるため、まずはHfおよびZr同様に合成鉱物との相互作用から観察する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消費税計算の端数による1円繰越
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| 次年度使用額の使用計画 |
消費税計算の端数による1円繰越のため、次年度予算と組み合わせて使用
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