• 한국광물학회지
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• 제28권2호
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• pp.127-133
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• 2015

리튬-함유 백운모는 삼팔면체 레피돌라이트(lepidolite)와 함께 화강암 페그마타이트 주변에서 발견되는 대표적인 리튬광물 중 하나이다. 백운모 결정구조를 고려하면 $Li^+$ 이온은 층간 $K^+$ 자리(Int)에 위치하거나 $Al^{3+}$ 팔면체층의 원자 빈자리(Sub)에 위치할 수 있지만, 실험만으로 백운모의 리튬 함유기작을 규명하는데 어려움이 있다. 이번 연구에서는 밀도범함수(density functional theory, DFT)를 사용하여 백운모 결정구조 내에 $Li^+$이 함유되는 위치와 이에 따른 미시적 구조 및 에너지 변화를 조사하였다. $Li^+$이 Int 또는 Sub에 위치할 경우, 운모의 결정상수, ab 면과 가지는 수산기의 각, 층간 거리 등 상당한 차이를 보여주었다. 뿐만 아니라, DFT 에너지 계산은 순수 백운모 구조에서는 $Li^+$이 $K^+$를 대신하여 Int에 위치하는 것이 Sub에 위치하는 것보다 더 낮은 에너지를 보여주었다. 그러나 팔면체층에 $Fe^{2+}$ 치환이 일어난 경우에는, $Li^+$이 Sub에 위치하는 것이 오히려 더 낮은 에너지를 보여주었다. 이번 DFT 연구결과는 기존의 $Li^-$함유 백운모 화학분석으로부터 발견한 $Fe^{2+}$와 $Li^+$의 상관관계를 설명해 줄 수 있으며, 백운모의 $Li^+$ 함유기작에서 팔면체층의 양이온 치환의 중요한 역할을 제시한다.