Adsorption of Eu(III) on a heterogeneous surface studied by Time-Resolved Laser Fluorescence Microscopy (TRLFM)

時間分解レーザー蛍光顕微鏡による不均質表面へのユウロピウム(III)の吸着に関する研究

石田 圭輔*; 木村 貴海 ; 斉藤 拓巳*; 田中 知*

Ishida, Keisuke*; Kimura, Takaumi; Saito, Takumi*; Tanaka, Satoru*

時間分解レーザー蛍光顕微鏡(TRLFM)は蛍光体の強度,位置,種類及びそれを取り巻く化学環境を同時に研究するための有効なツールである。本研究では、天然の不均質な表面へのEu(III)の吸着挙動の研究にTRLFMを適用した。Eu(III)は真壁花崗岩及びその構成要素(黒雲母,斜長石,カリ長石及び石英)の表面上に異なる化学種で吸着し、黒雲母,斜長石及び石英には不均質に、カリ長石には均質に吸着した。Eu(III)の蛍光減衰率のヒストグラムから、黒雲母には単一の吸着種が、斜長石とカリ長石には共通する二種類の吸着種が存在し、真壁花崗岩の表面へのEu(III)の吸着は極めて不均質であることを明らかにした。花崗岩表面の異なる領域におけるTRLFM測定により、異なるEu(III)の蛍光減衰率が見いだされ、そのヒストグラムの比較からEu(III)は明らかに長石成分(斜長石,カリ長石)に吸着していた。さらに、Eu(III)は斜長石が風化しスメクタイトになったと見られる部分に外圏錯体として吸着することも明らかにした。

Time-Resolved Laser Fluorescence Microscopy (TRLFM) is a useful tool to simultaneously investigate the intensity, location, types and surrounding chemical environment of a fluorophore. In this study, we demonstrated the applicability of TRLFM for the adsorption of Eu(III) on a natural heterogeneous surface. Different chemical species of Eu(III) were observed on the Makabe granite surface and its constituents (biotite, plagioclase, potassium feldspar and quartz). Eu(III) heterogeneously adsorbed on biotite, plagioclase and quartz and homogeneously on potassium feldspar. The histograms of the fluorescence decay rates of adsorbed Eu(III) revealed the presence of single specie of Eu(III) on biotite and two common species on plagioclase and potassium feldspar. The adsorption of Eu(III) on Makabe granite surface was highly heterogeneous. The TRLFM measurements of different regions of the granite surface turned into the finding of Eu(III) with different fluorescence decay rates. Comparing with fluorescence decay histograms of the mineral constituents, Eu(III) clearly adsorbed on the feldspar family, plagioclase and potassium feldspar. It was also found that Eu(III) adsorbed as an outer-sphere complex and on an altered mineral, possibly smectite resulting from the weathering plagioclase.