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生物がつくる無機物質は一般に生体鉱物と呼ばれ,その形成機構は天然における通常の無機的な機構とは異なるととが予想される。本研究はこの生体鉱物の形成(生体鉱化作用)を実験室でシミュレートし,その機構をより詳しく解明することを目指した。そのため無機結晶としては貝殻等に一般的な炭酸カルシウム,また生体膜をシミュレートするものとして官能基(カルボキシル基)が表面に規則正しく配列した重合化単分子膜(具体的にはp-PDA膜)を選んだ。p-PDA膜をその表面に形成した基板を炭酸カルシウムの過飽和溶液に浸漬し,そこに成長する炭酸カルシウムの結晶相や結晶方位を,高分解能SEMに装着された電子線後方散乱回折法を用いて詳しく調べた。その結果,方解石のa軸の方位が非常に正確にp-pDA膜の重合方向に揃っていることが明らかになった。一方そのc軸は重合方向に垂直になっているが,その方向はかなりのバラツキを持っていた。この他に表面にはところどころ炭酸カルシウムの多形である霰石やバテライトも見られたが,p-PDA膜との一定の方位関係は持っていなかった。
一方溶液から成長する炭酸カルシウムの結晶形態に,微量な無機イオンがどのように影響するかという研究も行った。微量無機イオンとして希土類元素を添加し,特にランタン(La)の添加により方解石の結晶形態が大きく変化することを明らかにした。そしてその結晶構造との関連を電子後方散乱回折により明らかにした。この他にも昨年度立ち上げた電子後方散乱回折のシステムを用いて,円石藻のコッコリスを形成するサブミクロンサイズの方解石の結晶方位を明らかにすることに成功した。

【研究分担者】
山岸晧彦 (山岸皓彦)	東京大学	大学院・理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)