原子分解能その場観察によるアラゴナイト形成メカニズムの解明

通过原子分辨率原位观察阐明霰石形成机制

基本信息

批准号：
11J05308
负责人：
荒木優希
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

1、2年目に得られた観察結果を踏まえ、1. マグネシウムイオン(Mg^<2+>)と合成ポリペプチド、それぞれカルサイト表面近傍の水和にどのような影響を与えるか、2. 水和構造の変化によってカルサイトの成長速度に変化が及ぶか、つまり、水和構造の変化がアラゴナイト形成に関与するか、という点に着目し、最終年度は下記の実験を実施した。1. FM-AFMによるカルサイト表面近傍の水和構造の原子レベルその場観察 : Mg^<2+>と合成ポリペプチドを単独で添加した成長溶液中での水和構造を周波数変調方式原子間力顕微鏡(FM-AFM)を用いて原子レベルその場観察し、1,2年目に得られた水和イメージングの結果と比較した。2. PSIによるカルサイトの成長速度測定 : 位相シフト干渉計(PSI)を用いてMg^<2+>や合成ポリペプチドを添加した溶液中でのカルサイトの成長速度を測定し、成長速度に対する添加物効果を定量的に評価した。本研究で明らかになったことは、以下の通り。(1)合成ポリペプチドはカルサイトの水和構造に対して単独では影響を及ぼさない。(2)Mg^<2+>と合成ポリペプチドの複合効果によって水和が強固になる。(3)水和構造の形成によって、固液界面の界面張力が緩和される。(4)(3)の効果により、核形成が促進される。(5)水和は界面張力に影響するが、カルサイト表面へのイオンの取り込みに対しては影響を及ぼさない可能性が示唆された。本研究は、水和構造の原子レベルイメージング、成長速度の精密測定という手法を組み合わせ、水和構造がカルサイトの成長に与える影響を初めて実証した。界面張力は多形の形成を左右するパラメータであることから、本研究の結果は、Mg^<2+>や有機分子が水和構造を変化させることで結晶‐溶液界面の界面張力を制御し、アラゴナイトの形成を促進している可能性を示すものである。

根据在第1和2年度获得的观察结果，在最后一年进行了以下实验，重点是1。镁离子（Mg^<2+>>）和合成多肽如何影响到方解石表面的水合，以及2。水合结构的变化是否导致钙化的生长速度的变化，是否会在水合结构中变化，是否在水合形式上变化。 1。使用FM-AFM在方解石表面附近的水合结构的原位观察：在生长溶液中的水合结构在其中单独添加了Mg^<2+>和合成多肽的水合结构，并使用频率模拟的原子力显微镜（FM-AFM）观察到现场观察，并与水合成绩与水合成绩相比，在1和2年中获得了水合的结果。 2。使用PSI：使用相位移位干涉仪（PSI）测量了使用PSI的计算物生长速率：在具有Mg^<2+>和合成多肽的溶液中的变解速率，并定量评估了添加剂对添加剂对生长速率的影响。在这项研究中揭示的结果如下：（1）合成多肽对单独方解石的水合结构没有影响。（2）通过Mg^<2+>和合成多肽的综合作用来增强水合。（3）形成水合结构可在固定液体界面处降低界面张力。（4）和（3）促进成核的作用。（5）建议水合会影响界面张力，但可能不会影响离子掺入方解石表面。这项研究结合了水合结构的原子水平成像和对生长速率的精确测量，这证明了水合结构首次对方解石生长的影响。由于界面张力是影响多晶型形成的参数，因此这项研究的结果表明，Mg^<2+>和有机分子可以通过更改水合结构来控制晶体溶液界面的界面张力，从而促进Aragonite的形成。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

合成ポリペプチドとマグネシウムの添加によるカルサイト表面の原子レベルの水和構造の変化

添加合成多肽和镁导致方解石表面原子级水合结构的变化

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
荒木優希;塚本勝男;高木良介;宮下知幸;大藪範昭;小林圭;山田啓文
通讯作者：
山田啓文

The effect of the synthetic polypeptide on calcite hydration

合成多肽对方解石水化的影响

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Araki;K. Tsukamoto;R. Takagi;T. Miyashita;N. Oyabu;K. Kobayashi;H. Yamada
通讯作者：
H. Yamada

原子分解能その場観察によるアラゴナイト形成メカニズムの解明

通过原子分辨率原位观察阐明霰石形成机制

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
荒木優希;塚本勝男;高木良介;宮下知幸;大藪範昭;小林圭;山田啓文
通讯作者：
山田啓文

炭酸カルシウム結晶表面の液中原子分解能イメージング

碳酸钙晶体表面的液内原子分辨率成像

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
荒木優希;塚本勝男;高木良介;宮下知幸;大藪範昭;小林圭;山田啓文
通讯作者：
山田啓文

In situ investigation of aragonite formation in atomic resolution

原子分辨率文石形成的原位研究

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuki Araki;Katsuo Tsukamoto;Ryosuke Takagi;Tomoyuki Miyashita;Noriaki Oyabu;Kei Kobayashi;Hirofumi Yamada
通讯作者：
Hirofumi Yamada