R2：結晶構造・結晶化学・物性・結晶成長・応用鉱物

[R2-03] Alを含むorthoenstatiteにおける水の溶解機構：NMR測定と第一原理計算による解明

*薛 献宇¹、神崎 正美¹、Yin Rongzhang ² (1. 岡山大学、2. 北京大学)

キーワード：直方輝石、水、アルミニウム、核磁気共鳴、第一原理計算

Alを含むorthoenstatiteにおける水の溶解機構について、1.5 GPa and 900˚Cで合成した4 〜8 wt% Al₂O₃ を含む、含水aluminous orthoenstatiteにおける１次元および２次元 ¹H、 ²⁹Si 、 ²⁷Al NMR測定、および第一原理計算により、明らかにした。従来仮定されていたH＋Al によるSiまたは2Mgのcoupled substitutionよりも、Al近傍のM2欠陥に存在する(2H)_M2欠陥の方が重要であることが判明した。後者はAlとの相互作用により、2Hのうちの一つのプロトンは、水素結合距離が長くなり、¹H化学シフトが小さくなり、OH伸縮振動周波数が大きくなることがわかった（図参照）。他のAlを含むマントル鉱物においても、H＋Al によるSiまたは2Mgのcoupled substitutionがよく仮定されるが、検証する必要はあるであろう。なお、本第一原理計算により、これまで報告された、よりAl₂O₃含有量の少ないorthoenstatiteや、天然輝石の赤外スペクトルの解釈にも制約を与えることができた。