有機鉱物の生成過程:岩石圏における有機分子の動的挙動の解明

有机矿物的形成过程：阐明岩石圈中有机分子的动态行为

基本信息

批准号：
08J01531
负责人：
越後拓也
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Japan International Research Center for Agricultural Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

有機鉱物全般に共通する特徴を見いだすべく、1852年から2010年までの約300編の文献を参照し、その結晶構造および生成機構を議論した。その結果、有機鉱物最大の特徴は、生成機構と構造ユニットの関係にあることが判明した。その生成機構は、(1)炭素一炭素結合の生成と解離を伴う構造ユニットの形成(2)十分に安定化した構造ユニットの濃集と結晶化、の2段階に分けられる。代表的無機鉱物である珪酸塩鉱物の生成機構においては、構造ユニットが重合する際にシリコン-シリコン結合は生成されず、必ず架橋酸素と呼ばれる酸素原子を介して重合する。また、構造ユニットの重合と、鉱物の結晶化は同時進行することからも、有機鉱物の生成の際に起きる重合反応とは根本的に異なる重合メカニズムであることを解明した。ゲータイト(Fe^<3+>OOH)やヘマタイト(Fe^<3+>_2O_3)は鉄を含む鉱物および材料の変質物として生成する一般的な二次生成鉱物である。低温(4℃)から高温(70℃)までの様々な温度で合成したゲータイトの結晶形態を原子間力顕微鏡で調べたところ、幅と厚みはほぼ同じであったが、4℃で合成したものは長さ1μm以下なのに対し、70℃で合成したものは長さ2μm以上であることが分かった。これらのゲータイトに対し、X線光電子分光分析を行ったところ、高温合成のゲータイト最表面に存在する酸素の46%がヒドロキシル基であるのに対し、低温合成のものは42%にとどまった。また、ヘマタイトについては、平均粒径7nmの板状結晶と30nmの菱面体結晶をアスコルビン酸で溶解させたところ、7nmの板状結晶が30nmの菱面体結晶の2倍以上の速度で溶解することが判明した。以上の結果は、ナノ鉱物の表面構造や化学反応性が、結晶全体の組成や構造だけでなく、粒径や形態といった外的要因にも依存していること示している。

为了发现所有有机矿物的共同特征，我们参考了 1852 年至 2010 年约 300 份文献，讨论了它们的晶体结构和形成机制。结果发现，有机矿物最重要的特征在于形成机制与结构单元的关系。形成机制可分为两个步骤：（1）伴随着碳-碳键的形成和解离而形成结构单元，以及（2）充分稳定的结构单元的浓缩和结晶。硅酸盐矿物是典型的无机矿物，在其形成机制中，当结构单元聚合时，不形成硅-硅键，聚合总是通过称为桥接氧的氧原子发生。此外，由于结构单元的聚合和矿物的结晶同时进行，因此表明聚合机理与有机矿物形成过程中发生的聚合反应根本不同。针铁矿(Fe^3+OOH)和赤铁矿(Fe^3+_2O_3)是常见的次生矿物，作为含铁矿物和材料的蚀变而出现。用原子力显微镜观察低温（4℃）到高温（70℃）不同温度合成的针铁矿晶体形貌，宽度和厚度几乎相同，但4℃合成的针铁矿晶体形貌发现70℃时合成材料的长度大于2μm，而合成材料的长度小于1μm。对这些针铁矿进行X射线光电子能谱分析发现，高温合成的针铁矿最外表面的氧有46%是羟基，而低温合成的针铁矿仅占42%。 %。对于赤铁矿，当用抗坏血酸溶解平均粒径为7nm的板状晶体和平均粒径为30nm的菱面体晶体时，7nm的板状晶体的溶解速度是30nm的菱面体晶体的两倍以上。事实证明。上述结果表明，纳米矿物的表面结构和化学反应活性不仅取决于整个晶体的组成和结构，还取决于颗粒尺寸和形貌等外部因素。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

生成温度の異なる針鉄鉱の結晶形態と表面化学

不同形成温度针铁矿的晶体形貌和表面化学

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
越後拓也;八田珠郎;根本清子
通讯作者：
根本清子

The evolution of understanding mineral dissolution : Influence of size, morphology and aggregation state on reductive dissolution of hematite nanoparticles with ascorbic acid

理解矿物溶解的演变：尺寸、形态和聚集状态对抗坏血酸赤铁矿纳米粒子还原溶解的影响

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuya Echigo;Deborah M.Aruguete;Mitsuhiro Murayama;Michael F.Hochella;Jr.
通讯作者：
Jr.

Crystal chemistry and genesis of organic minerals-A review on oxalate and polycyclic aromatic hydrocarbon minerals

有机矿物晶体化学与成因——草酸盐和多环芳烃矿物综述

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Canadian Mineralogist
影响因子：
0.9
作者：
Takuya Echigo;Mitsuyoshi Kimata
通讯作者：
Mitsuyoshi Kimata

澱粉の粉末X線回折パターンにおける指数付け

淀粉粉末 X 射线衍射图中的索引

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuya Echigo;Deborah M.Aruguete Mitsuhiro;Murayama Michael F.Hochella;Jr.;八田珠郎・根本清子・吉橋忠・中原和彦・越後拓也・山本和貴・森隆・貝沼圭二
通讯作者：
八田珠郎・根本清子・吉橋忠・中原和彦・越後拓也・山本和貴・森隆・貝沼圭二

有機鉱物の結晶化学と同位体地球化学における最近の展開:シュウ酸塩鉱物と多環芳香族炭化水素鉱物による鉱物学の新たな進歩への貢献

有机矿物晶体化学和同位素地球化学最新进展：草酸盐矿物和多环芳烃矿物对矿物学新进展的贡献