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小原 真司*; 鈴谷 賢太郎; 竹内 謙*
未来材料, 5(4), p.28 - 33, 2005/04
高温融体を無容器(コンテナレス)で浮かせることができると、冷却の際に結晶化の核となるものがなくなるので過冷却液体状態の実現が容易になる。そうすると、過冷却液体からの緩やかな冷却で、これまで作製が不可能であったさまざまなガラス・非平衡物質の合成が可能となる。主要造岩鉱物で地球・宇宙科学的に重要なフォルステライト(かんらん石)も、このコンテナレス法により高純度ガラスが得られる。本報では、この高純度フォルステライトガラスの合成と構造研究を中心にコンテナレス法の物質科学における有用性の一端を示す。
小原 真司*; 鈴谷 賢太郎; 竹内 謙*
日本マイクログラビティ応用学会誌, 22(2), p.100 - 104, 2005/04
地球・宇宙科学上で重要な鉱物であるかんらん石(Forsterite, Mg
SiO
)は、稜共有のMgO
をSiO四面体が繋いでいる典型的なケイ酸塩鉱物であるが、ケイ酸塩鉱物結晶のフレームワークを形成するSiO成分がMgOの半分のモル比であることから、SiO四面体の鎖状,環構造をもたない。そのためガラス化が大変困難であった。われわれは、ガスジェット音波浮遊法という坩堝を使わない方法を用いて、このかんらん石の高純度ガラスを作製し、高エネルギーX線回折,中性子回折の併用と、逆モンテカルロシミュレーションの適用により、その構造を調べた。その結果、ガラスにおいても、SiO四面体によるネットワーク構造は存在しないが、MgO
(n=4,5,6)の多面体ユニット(MgO
が一番多い)が、頂点,稜共有でネットワークを構成しているという特異な構造を持っていることが明らかになった。
SiOWeber, J. K. R.*; Tangeman, J. A.*; Key, T. S.*; Loong, C.-K.*; 竹内 謙*; 鈴谷 賢太郎
Physics and Chemistry of Glasses, Vol.43C 2002, p.68 - 70, 2002/00
かんらん石(Forsterite, MgSiO)は、地球のマントル上部の主要構成物質であるので、結晶及び同組成の融体の物性を構造的に理解することは地球科学において大変重要である。しかし、かんらん石の融点は非常に高温であるため、融体の構造及び物性を調べることは大変困難である。そこで、融体のアナロジーとして、かんらん石組成のガラス物質を作製し、その構造及び物性を十分に理解することは、地球科学的に大変意義あることと思われる。しかし、かんらん石はオルトケイ酸塩であるため、通常はガラスになりにくい組成である。そこで、われわれは、溶解容器を使用しないArガス浮上COガスレーザー溶融法によって、通常の方法ではガラスを作ることが困難なかんらん石組成のガラスを作成し、パルス中性子回折によってその短距離構造を調べた。その結果、このガラスの構造は、レギュラーなMgO八面体からなる結晶(かんらん石)構造とは大きく異なっており、歪んだMgO (n=3-6)が頂点、稜共有で繋がった特異なネットワーク構造を持つことがわかった
