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PFユーザーの佐久間 博氏、日本粘土学会奨励賞を受賞

物構研トピックス
2015年12月 3日

佐久間 博氏(物質・材料研究機構)が、フォトンファクトリー(PF)を利用した成果により、日本粘土学会奨励賞を受賞しました。この賞は、研究の奨励を目的に、顕著な研究業績をあげた若手の研究者に授与されるものです。

白雲母表面に吸着した水和Naイオン。水分子の密度が高い場所を黄色で示した。

受賞対象となった業績は「X線表面散乱と分子シミュレーションによる粘土ー水界面の描像」です。水と粘土の相互作用は、鉱物表面と水の界面で生じる物理化学現象により起こると考えられています。佐久間氏は、断層に含まれる雲母・粘土鉱物の摩擦強度と吸着水の関係を、分子動力学計算と表面X線散乱実験および表面力測定から研究しています。その中で、地震を全く起こさず、滑る断層「クリープ断層」のしくみについて、フォトンファクトリーのBL-4Cを用いた表面X線回折(X線CTR散乱法)と分子動力学計算で調べました。その結果、クリープ断層の粘土鉱物と似た構造の白雲母表面が、海水との界面では、負に帯電することでナトリウムイオンを引き付け、そのナトリウムイオンに水分子が引き付けられることで、白雲母表面からから0.5~0.6ナノメートルにすべりやすい水の層が存在することを突き止めました(図)。

この他、近年では界面電気二重層や炭酸塩表面における水を介した元素置換の描像など、固液界面現象の本質解明に取り組んでいます。この様に水を介した層状 鉱物間の摩擦現象に端を発した「粘土-水界面」という、ナノスケールの分子挙動と地球規模でおこるキロメートルスケールの観測をつなぐ研究は独自性が高く、今後も粘土科学の発展に大きな貢献が期待されるとして、評価されました。


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