Generating mechanism of the fragmented crystallites in natural minerals

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研究代表者は基課題で放射性元素に起因しない結晶性の低下という新たな現象を天然の緑簾石族鉱物から見出した(Nagashima et al., 2011)．緑簾石族鉱物は自然界で地熱環境～超高圧条件下の非常に広い環境で産し，一般に高い結晶性を示す．観察された現象は，普遍的であるにもかかわらず，発生範囲が限定的で光学顕微鏡で観察できず，さらに長周期原子配列やナノスケールでの補足が困難なため見過ごされてきたと推定される．現象の実態を把握するため，研究代表者はMihailova教授(ハンブルク大学)に協力を依頼し，偏光顕微ラマンスペクトルを用いて短周期原子配列を検討した．その結果，本現象は「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，それらの境界領域の結晶性が低下している状態」であることを明らかにし，その原因と発生メカニズムに関して仮説を提唱するに至った（Nagashima et al., 2021)．Mihailova教授と議論を重ね，第一に高い結晶性を示す緑簾石族鉱物の偏光ラマンスペクトルを解析し，本鉱物の結晶構造内の原子結合状態と元素分布の関係を明らかにした上で，それに基づいて低結晶性試料から得られたスペクトルを評価する必要があるという共通認識が得られた．研究代表者は2022年4月初旬-2023年2月下旬までMihailova教授研究室に滞在し，天然および合成緑簾石族鉱物を対象とした偏光顕微ラマンスペクトル測定およびデータ解析に従事した．高い結晶性を示す緑簾石(31試料)のスペクトル変化と化学組成の関係を明らかにし，その成果を国際誌に公表した．