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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01531/
• 关键词: 有機鉱物; 結晶構造; 鉱物; 岩石; 堆積物; 有機物; 溶解; 結晶成長; 有機酸; 酸化鉄鉱物; 表面化学; 針鉄鉱; 生成温度; 表面構造; 結晶形態; X線光電子分光; 原子間力顕微鏡

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。

为了找到一般来说的有机矿物的共同特征，我们通过参考1852年至2010年的大约300个文档来讨论晶体结构和形成机制。结果，有机矿物的最大特征是地层机制与结构单位之间的关系。形成机制可以分为两个阶段：（1）形成结构单元，形成了单碳碳键和解离（2）稳定稳定的结构单元的浓度和结晶。在产生硅酸盐矿物质的机制中，当结构单元聚合聚合时，不会形成典型的无机矿物质，硅 - 硅键，并且始终通过称为交联氧的氧原子聚合。此外，由于结构单元的聚合和矿物的结晶同时发生，因此已经澄清的是，聚合机制与生产有机矿物时发生的聚合反应根本不同。 goetite（fe^<3+> ooH）和赤铁矿（Fe^<3+> _ 2o_3）是常见的二级产品矿物质，形成是含铁和材料的矿物质的改变。使用原子力显微镜检查了从低温（4°C）到高温（70°C）在各种温度下合成的Goetites的晶体形态，尽管宽度和厚度几乎相同，但在4°C下的宽度和厚度几乎相同，而在4°C下的长度为1μm或更少，而在70 cys nemess nous nemess中则是70 cys的长度。当将这些goetites经过X射线光电子光谱检查时，在高温合成中，存在于Goetites顶部表面上的46％是羟基，而在低温合成中合成的氧气中只有42％。关于赤铁矿，当将平均粒径为7 nm的板状晶体和带有30 nm的菱形晶体溶解在抗坏血酸中时，发现以7 nm处的板状晶体以30 nm处的菱形晶体的两倍以上溶解的速率。以上结果表明，纳米金工的表面结构和化学反应性不仅取决于整个晶体的组成和结构，还取决于诸如粒度和形态之类的外部因素。

项目成果

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

• 发表时间: 2008
• 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

• 发表时间: 2010
• 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

• 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

• 发表时间: 2009
• 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

Reductive dissolution of hematite nanoparticles with ascorbic acid

抗坏血酸还原溶解赤铁矿纳米粒子

• 发表时间: 2010
• 作者: Takuya Echigo;Deborah M.Aruguete Mitsuhiro;Murayama Michael F.Hochella;Jr.
• 通讯作者: Jr.