天然鉱物に内在する不均一特異構造の解明とミメシス素材創生プログラム

阐明天然矿物固有的异质特定结构和模拟材料创建程序

• 批准号: 20H00189
• 负责人: 杉山 和正
• 金额: $ 28.2万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00189/
• 关键词: 鉱物; 特異構造; 放射光; 異常散乱; ランダム構造; structure; anomalous scattering; disordered structure; diffuse scattering; approximant; 結晶構造; 秩序化; 地球惑星環境; mineral; singularity; synchtron radiation; X-ray diffraction; spinel; pentlandite; はやぶさ; singuralit

本研究は，最新の３次元散乱強度マッピング装置と波長選択制性や偏光性を積極的に利用できる高輝度放射光Ｘ線源をドッキングすることによって，逆空間に表現される鉱物の特異構造を解明することを目的とする．令和2年度は，合金系試料に存在するの複雑構造の解明にデザインされている既設装置に，惑星活動の履歴を記するケイ酸塩鉱物や燐酸塩鉱物の特異構造の解析に不可欠な散漫散乱や長周期構造の高分解能解析に有効なCu線源を導入した．そしてAl-Mn-Co系において，元素の秩序化配列にともなう長周期近似結晶の構造を解明することができた．また硫化鉱物に関しては，放射光源を併用することによってスピネル構造およびペントランダイト構造に記録される特異な元素秩序化とその温度依存性に関しての解析に成功している．鉱物に記録される特殊構造の解析には，たとえ原子番号が隣り合う元素が共存する場合でも，的確に目的元素の環境構造を解明できるX線異常散乱法が有効である．令和3年度には，ハイブリッドピクセル検出器を搭載する特異構造解析システムを，RIGAKU Synergy CUSTUMを基盤に設計し物質構造科学研究所BL-6Cに設置完了した．本システムの稼働によって，merrillite系化合物の特殊構造と発光活性元素の局所構造の解明，生成環境が異なるkamaciteおよびtaenite合金の規則度の解析に加えて，結晶構造中に電子状態が異なる元素が共存するaxinite, babingtoniteやilvaiteなどに関しては，Fe2+およびfe3+の分布を実験的に決定することに成功している．また本研究プロジェクトは，ブラックピークの隙間空間に表現される鉱物の特異構造に着目をすることもそのひとつの特徴である．現在，リン酸塩鉱物，マイクロポーラス系物質，含水鉱物を対象に，観測される散漫散乱から高次特異構造の解明を進めている．

This study aims to explore the unique structure of the object in inverse space by using the latest 3-D scattered intensity X-ray device, wavelength selective X-ray source and polarization active X-ray source. In order to solve the complex structure existing in the alloy system sample in 2002 and 2003, the analysis of the special structure of the acid and phosphate compounds in the system can not be incomplete, and the high decomposition energy of the long period structure can be introduced. Al-Mn-Co system, the orderly arrangement of elements and the structure of long-period approximate crystals are explained. The relationship between sulfur compounds and temperature dependence of sulfur compounds was analyzed successfully. The analysis of special structures recorded by the object is carried out in the case of coexistence of adjacent elements with atomic numbers, and the environmental structures of the target elements are indeed explained in the X-ray anomalous scattering method. In the third year of this year, RIGAKU Synergy CUSTUM was designed by the Institute of Material Structure Science BL-6C. This paper explains the special structure of merrillite compounds and the structure of light-emitting active elements, analyzes the regularity of kamacite and taenite alloys in different environments, and determines the distribution of Fe2 + and Fe3 + in the crystal structure. In this study, the characteristics of the special structure of the object were studied. At present, acid compounds, aqueous compounds, etc., are scattered and high-order special structures are solved.

项目成果

非晶質金属や固溶体に観察できる短範囲規則性

在非晶态金属和固溶体中观察到的短程规律性

• 发表时间: 2021
• 作者: 杉山和正 ; 川又透
• 通讯作者: 川又透

放射光を利用したviolariteの精密構造解析

使用同步辐射对紫罗兰石进行精确结构分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 市村卓視 ; 徳田誠 ; 吉朝朗 ; 宮脇律郎 ; 杉山和正
• 通讯作者: 杉山和正

単結晶X線異常散乱法による陽イオン分布と価数分布解析:BabingtoniteおよびUngarettiiteの解析

使用单晶X射线反常散射法进行阳离子分布和价态分布分析：Babingtonite和Ungarettiite的分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 徳田誠 ; 栗林貴弘 ; 杉山和正
• 通讯作者: 杉山和正

ilvaiteにおけるFe2+,Fe3+の分布規則化のX線異常散乱測定による評価

利用 X 射线反常散射测量评估钙钛矿中 Fe2+、Fe3+ 分布正则化

• 发表时间: 2021
• 作者: 井上裕太郎 ; 川又透 ; 三河内岳 ; 杉山和正
• 通讯作者: 杉山和正

Crystal synthesis and Debye temperature determination of PdSb2: Usefulness of single crystal precise structure analysis

• DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2021.126327
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Journal of Crystal Growth
• 影响因子: 1.8
• 作者: A. Yoshiasa;M. Tokuda;Ginga Kitahara;Ko Unoki;H. Isobe;A. Nakatsuka;K. Sugiyama