抄録
鉱物表面と水や有機分子の相互作用は、バイオミネラリゼーションや石油・天然ガスの貯留、毒性物質の吸着など、多くの分野で重要な役割を果たしている。我々は、炭酸カルシウムであるカルサイトの{10.4}面の界面張力について、表面のイオン交換の影響を、密度汎関数理論（Density Functional Theory, DFT）に基づく第一原理電子状態計算により調べた。結果として、表面のCaイオンの10％がMgイオンで置換されるだけで、接触角が40から70°程度、より親水性に変化することがわかった。このようなMgによるカルサイトの表面改質は、生物による結晶成長の制御に用いられているかもしれない。また、Mgと硫酸イオンを含む海水を使うと、石油の貯留岩である炭酸塩岩からの石油の回収率が向上するという実験結果を、本研究で明らかになった表面改質のメカニズムから説明できるかもしれない。
