粘土鉱物に電荷が発生する原因を調べた。
基本的な結晶構造を変えることなく構造中の元素が置換されることを同型置換と呼ぶ。例えば四面体の中心元素であるSi4+がAl3+に同型置換すると、骨格中に負電荷が発生する。 このように発生した電荷を補償するために対イオンが存在する。このような電荷を永久電荷と呼ぶ。
水酸基による電荷は、周囲のpHなどの外部環境によって、-OH2+、-OH、-O-と変化しうることから変異電荷と呼ぶ。 結晶構造末端のOH基はSi4+に接しているときはシラノール、Al3+に接しているときはアルミノールの性質を持つ。 シラノールは脱プロトン化により負電荷を帯びやすく、アルミノールはプロトン化により正電荷を帯びやすい。
電荷発生量が異なることにより、水への分散媒など様々な物理化学的性質が変わることから、電荷発生量は粘土鉱物の種類の分類にも関係している。
高木克彦・高木慎介. 層状化合物. 共立出版, 2014, 120p., (化学の要点シリーズ, 11), ISBN 978-4-320-04416-6.