Dissolution and growth mechanisms of minerals as an indicator of climatic and environmental changes: In situ hot/cool stage AFM study at a nano level

作为气候和环境变化指标的矿物溶解和生长机制：纳米级原位热/冷阶段 AFM 研究

• 批准号: 23340163
• 负责人: KUWAHARA Yoshihiro
• 金额: $ 12.56万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23340163/
• 关键词: AFM; 溶解機構; 結晶成長; 速度論; 気候・環境変動; 溶解・結晶成長機構; ステップ; エッチピット; スパイラル成長; 二次元核成長; 硫酸塩鉱物; 重晶石; 溶解・成長機構

We attempted developing a new cool-stage AFM, designed for AFM studies at low or reduced temperatures, and applying hot/cool-stage AFM setup to in situ observations of mineral growth and dissolution at elevated and reduced temperatures, to better understand for the microscopic growth and dissolution mechanisms and kinetics of minerals in solutions at various temperatures. Our hot/cool-stage AFM setup makes it possible to perform in situ observations of mineral growth and dissolution reactions at 4C - 60C. In situ AFM observations of the barite dissolution in water and NaCl solutions allowed us to estimate the retreat rates of various steps and the growth rates of etch pits and to elucidate the effects of temperature on the dissolution rates. In situ cool-stage AFM observations of the growth on the barite (001) surface revealed the effects of temperature and super-saturation of the solution on the growth rates of islands and growth spirals, and the surface nucleation rate.

我们尝试开发一种新的冷阶段AFM，专为低温或低温下的AFM研究而设计，并应用热/冷阶段AFM装置来原位观察矿物在高温和低温下的生长和溶解，以更好地了解不同温度下矿物在溶液中的微观生长和溶解机制和动力学。我们的热/冷阶段AFM装置使在4C-60C下进行矿物生长和溶解反应的原位观察成为可能。通过对重晶石在水和氯化钠溶液中溶解的原位原子力显微镜观察，我们可以估计各个步骤的退缩速率和蚀坑的生长速率，并阐明温度对溶解速率的影响。对重晶石(001)表面生长的原位冷态AFM观察揭示了温度和溶液过饱和度对孤岛生长速率、生长螺旋生长速率和表面形核速率的影响。

项目成果

Synchronous Changes of Nitrogen and Carbon Isotopic Ratios and Nannoplankton Assemblage in Marine Sediments off Peru at 250 ka: A Role of Phytoplankton in Primary Ocean Productivity

• DOI: 10.4236/ojg.2013.32015
• 发表时间: 2013-04
• 期刊: Open Journal of geology
• 作者: H. Hasegawa;I. Kita;S. Tsukamoto;S. Chiyonobu;Y. Kuwahara

中 - 後期更新世における古カトマンズ湖珪藻の古群集生態 - 浮遊性・底生群集の生産性・種多様性変遷 -

中晚更新世古加德满都湖硅藻群落生态-浮游和底栖群落生产力和物种多样性的变化-

• 发表时间: 2012
• 期刊: 地学雑誌
• 作者: Noda;H.;Kanagawa;K.;Hirose;T.;Inoue;A.;林辰弥・谷村好洋・桑原義博・牧武志・藤井理恵・萬福真美・山中寿朗・大野正夫・酒井治孝
• 通讯作者: 林辰弥・谷村好洋・桑原義博・牧武志・藤井理恵・萬福真美・山中寿朗・大野正夫・酒井治孝

Diamond in ureilites : Formation mechanisms and roles in planetary processes

尿素岩中的金刚石：形成机制和在行星过程中的作用

• 发表时间: 2013
• 作者: Nakamuta;Y
• 通讯作者: Y

ホットステージAFMによる30～55℃の純水中でのbarite (001) 表面の溶解その場観察

利用热台AFM原位观察30-55℃纯水中重晶石(001)表面的溶解

• 发表时间: 2013
• 作者: Otsuji;N.;Satish-Kumar;M.;Kamei A.;Hokada;T.;Horie;K.;Tsuchiya;N.;Grantham;G.H.;Kawakami;T. & Ishikawa;M.;桑原義博
• 通讯作者: 桑原義博

Formation process of clay minerals correlated with vertical structure of a seafloor hydrothermal system

与海底热液系统垂直结构相关的粘土矿物形成过程

• 发表时间: 2012
• 作者: Stern R. J.;Tamura;Y. et al.;Makiko Ohtake;Youko Miyoshi et al.
• 通讯作者: Youko Miyoshi et al.