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フランボイダルパイライトにおける20面体構造の構造意義および形成メカニズムの検討

草莓状黄铁矿二十面体结构的结构意义及形成机制研究

基本信息

批准号：
18740340
负责人：
大藤弘明
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題では,天然に産する唯一の20面体微粒子集合体である20面体フランボイダルパイライト(以下,FP)の構造意義,および形成条件や自己組織化作用について鉱物学的,結晶学的見地より検討を行った.本年度は,新潟県白根市産の20面体FPについて後方散乱電子線回折法を用いた結晶方位分析を行い,20面体構造を構成する4面体ユニット内においてマイクロクリスタル(以下,MC)が,互いに直行する2方向の格子選択配向を示すことを確認した.選択配向は,ユニット内で立方充填したMCの幾何学的特徴(4回対称)に由来しており,20面体構造がMCの凝集プロセスによって形成されたことを裏付けた.また,世界各地より集めた20面体FPについて微細組織観察を進めたところ,フランボイドの最外殻に位置するMCに,不完全成長痕や中空構造(溶解痕)が認められることを明らかにした.これらの痕跡は,FP形成時に,FPと周囲の溶液との界面に極めてシャープな化学濃度勾配(FeSやH_2S,HS^-などのイオン濃度勾配)や物理的な被覆物質(バイオフィルムなど)が存在していたことを示唆する重要な証拠である.また,これらが多くの20面体FPに共通して認められることから,FP/溶液界面における物理化学的障壁の存在が,20面体構造の形成に大きな役割を果たしている可能性が示唆された.実際,単分散コロイド系における研究では,不混和境界面を持つ2液体がコロイド粒子に求心力(凝集力)を与え,さらにその凝集物が高次の対称性を示す例が知られており,20面体FPの形成も同様のメカニズムで説明できるかもしれない.これらの成果は,地球惑星科学連合大会にて発表され,国際誌へも投稿される予定である.また,天然におけるパイライト,FeS_2の前駆体物質と考えられるFeSについても,高温高圧下における物質化学的挙動を実験的に調べ,その成果を2編の論文にまとめた.

This paper discusses the structural significance, formation conditions and self-organization of the unique 20-sided micro-particle aggregate produced in nature. This year, the 20-sided FP produced in Shirakane City was used to analyze the crystal orientation, and the 20-sided structure was formed into a 4-sided lattice (hereinafter referred to as MC), and the orientation of the 2-direction lattice was confirmed. The geometric characteristics of MC (4-ring symmetry) are derived from the aggregation of MC with 20-sided structure. The micro-structure of 20-sided FP is observed in all parts of the world. The incomplete growth mark and hollow structure (dissolution mark) are recognized in the MC at the position of the outermost shell. When FP is formed, the chemical concentration matching (FeS, H_2S, HS) and the physical coating substance (FeS, HS) exist in the interface of FP and solution. The existence of a physico-chemical barrier at the FP/solution interface indicates the possibility of a large gap in the formation of a 20-sided structure. In fact, the study of single dispersion system shows that the force (cohesion force) of two liquid particles without mixing boundary surface is different from that of two liquid particles, and the high symmetry of aggregates is demonstrated by examples. The results of this study were published at the Joint Conference on Earth and Satellite Science, and submitted to the International Journal of Science. The natural FeS_2 precursor and FeS_2 precursor are investigated. The chemical behavior of FeS_2 precursor under high temperature and high pressure is investigated.