Investigation of the dissolution mechanism of silicate minerals at the atomic scale by using scanning probe microscopy
利用扫描探针显微镜研究原子尺度硅酸盐矿物的溶解机制
基本信息
- 批准号:12640464
- 负责人:
- 金额:$ 2.3万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:2000
- 资助国家:日本
- 起止时间:2000 至 2001
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Weathering and dissolution processes of minerals are importan to understand the global gelogic cycle of elements. In order to understand the processes, laboratory experiments were perfoumed by many groups for the last several decades. However, these experiments were basically to mearure the concentrations of ions or elements in solutions dissolved from bulk minerals to determine mineral dissolution rates, which did not suggest basic mechanism how the elements dissolve from mineral surgaces at the atomic scale. Scanning probe microscopy (SPM) is the most suitable tool to obtain the insights for this mechanism because SPM can make atomic scale in-situ obserbation of mineral surfaces in folution. In this research, we have observed successfully the dissolution feature of some silicates, which are the most important mineral group in earth science, in strong acid solution using SPM.First, we tried to observe the surface dissolution of biotite, a sheet silicate and one of the most common rock-forming minerals, in nitric acid at pH=1. On the (001) surface, the dissolution proceeds by forming many etch-pits randomly on the top layer and by expanding these etch-pits. After the top layer dissolved completely, the next layer starts to dissolve in the same mnner. Sometimes two or three layers dissolve simultaneously with etch-pits deeper than one unit layer thicness. Probably this is related to the crystal growth mechanism of biotite.Secondly we have succeeded to observe the in-situ dissolution of (010) surface of olivine (Fo_<90>Fa_<10>), also an important rock-forming mineral, in nitric acid at pH=1. The dissolution speed depends on the dirctions in (010) surface.Beides theseresults, temperature dependence of the dissolution speed of brucite, Mg (OH)_2, was determined using a hot specimen stage for the SPM measurement.
矿物的风化和溶解过程是认识全球元素地质循环的重要内容。为了了解这些过程,许多研究小组在过去几十年里进行了实验室实验。然而,这些实验基本上都是通过测定矿物溶解溶液中离子或元素的浓度来确定矿物溶解速率,并没有从原子尺度上揭示元素从矿物中溶解的基本机理。扫描探针显微镜(SPM)是最合适的工具,以获得对这一机制的见解,因为SPM可以使原子尺度上的矿物表面在流动中原位包裹。本研究利用扫描探针显微镜(SPM)成功地观察了地球科学中最重要的矿物硅酸盐在强酸性溶液中的溶解特征。首先,我们尝试观察了最常见的造岩矿物之一的片状硅酸盐黑云母在pH = 1的硝酸溶液中的表面溶解。在(001)表面上,溶解通过在顶层上随机地形成许多蚀坑并通过扩展这些蚀坑来进行。在顶层完全溶解后,下一层开始以相同的方式溶解。有时两个或三个层同时溶解,腐蚀坑比一个单位层厚更深。其次,我们成功地观察到橄榄石(Fo_Fa_)(010)面在pH = 1的硝酸溶液中的原位溶解过程。<90><10>溶解速度取决于(010)面的方向,在此基础上,利用SPM热样品台测定了水镁石Mg(OH)_2溶解速度的温度依赖性。
项目成果
期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kogure, T., Umezawa, T., Kotani, Y., Matsuda, A., Tatsumisago, M., Minami, T: "Crystallization of TiO_2 in sol-gel derived SiO_2-TiO_2 system : Formation of TiO_2(B) nanocrystallites"MRS Symposium Proceedings titled "Nucleation and Growth Processes in Mat
Kogure,T.,Umezawa,T.,Kotani,Y.,Matsuda,A.,Tatsumisago,M.,Minami,T:“溶胶-凝胶衍生的 SiO_2-TiO_2 体系中 TiO_2 的结晶:TiO_2(B) 纳米晶的形成
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
T. Kogure, J. Hyber, and S. Durovic: "Identification of polytypes in trioctahedral 1:1 phyllosilicates : A HRTEM study of cronstedtite"Clays and Clay Minerals. 49. 310-317 (2001)
T. Kogure、J. Hyber 和 S. Durovic:“三八面体 1:1 层状硅酸盐中多型体的鉴定:硅锰矿的 HRTEM 研究”粘土和粘土矿物。
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Y. Kotani, T. Matoda, A. Matsuda, T. kogure, M. Tatsumisago, T. Minami: "A natase nanocrystals-dispersed thin films via sol-gel process with hot water treatment : effect of poly (ethylene glycol) addition on photocatalytic activities of the films"Journal
Y. Kotani、T. Matoda、A. Matsuda、T. kogure、M. Tatsumisago、T. Minami:“通过溶胶凝胶工艺和热水处理制备的纳田酶纳米晶体分散薄膜:添加聚乙二醇的效果
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Kogure, T., Banfield, J.F.: "New insights into the biotite chloritization mechanism via polytype analysis"American Mineralogist. Vol.85. 1202-1208 (2000)
Kogure, T.,Banfield, J.F.:“通过多型分析对黑云母绿泥石化机制的新见解”美国矿物学家。
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Kogure, T., Nespolo, M: "Atomic structures of plannar defects in oxybiotite"American Mineralogist. Vol.86. 336-340 (2001)
Kogure,T.,Nespolo,M:“氧黑云母平面缺陷的原子结构”美国矿物学家。
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