2016 Fiscal Year Annual Research Report
In-situ observation of stability of materials in living environment on the Moon and the Mars
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26506011
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
塚本 勝男 大阪大学, 工学研究科, 招へい教授 (60125614)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 月面 / 結晶成長 / コンクリート / 水酸化カルシウム / その場観察 / 水 / アラゴナイト / カルサイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
月や火星などで人類が長期ｔ機に生活することを想定すると、性見英維持に必要な産総と水を作るだけでなく、安定した生命維持環境を長期的につくる必要がある。これまでは、水をつくる酸素と水素をどう供給するかを調べたが、今年度は居住に必要なコンクリートの安定性を昨年度に継続して調べることにした。
コンクリートの主成分は水酸化カルシウムの結晶である。この安定性を高分解光学系を利用した”その場”観察法で調べた。地球上や月面居住空間では生成される炭酸ガスと水との長期的な反応がセメントの劣化にとって大事である。つまり、それらがコンクリート内で炭酸水として存在して、主成分の炭酸カルシウムを溶かすだけでなく、新たな副生物をつくり、体積膨張など劣化のきっかけを作ることにもなる。
この一連の反応を”その場”観察で詳細に調べた。この水酸化カルシウムの結晶は炭酸水と反応すると溶解するが、結晶周囲のカルシウム濃度を増加させ、その結果、炭酸カルシウムが余剰に水に溶解することにより、アラゴナイトVa(CO23)2を析出する。この結晶は反応が遅い場合には、もとの水酸化カルシウム結晶の表面をエピタキシャル状に単結晶に近い状態で析出する。その後、そのアラゴナイトは周囲の溶液の濃度変化にともなってエッチピット状に溶解する。それと同時に、そのエッチピットのさらに遠方では、アラゴナイトより溶解度が少ないカルサイト（同じCa(CO3)2結晶であるがアラゴナイトと構造が違う）の結晶がもとの結晶上に析出して一連の溶解と析出の一連のプロセスが完了する。このような連続的な反応は、Putnisらの提唱するCoupled dissolution and precipitationメカニズムで基本的には説明できるが、このモデルのかなりな修正も必要な事が分かった。
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[Journal Article] Promotion of protein crystal growth by actively switching crystal growth mode via femtosecond laser ablation2016
Author(s)
Tominaga, Yusuke Maruyama, Mihoko Yoshimura, Masashi Koizumi, Haruhiko Tachibana, Masaru Sugiyama, Shigeru Adachi, Hiroaki Tsukamoto, Katsuo Matsumura, Hiroyoshi Takano, Kazufumi Murakami, Satoshi Inoue, Tsuyoshi Yoshikawa, Hiroshi Y. Mori, Yusuke
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Journal Title
Nature Photonics
Volume: 10
Pages: 723-726
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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