Grenat d'yttrium et d'aluminium
Le grenat d'yttrium et d'aluminium, ou YAG pour Yttrium Aluminium Garnet, est un solide cristallin de formule Y3Al2(AlO4)3, c'est-à -dire Y3Al5O12[alpha 1]. C'est l'une des trois structures cristallines de l'oxyde mixte d'yttrium et d'aluminium, les deux autres étant la structure monoclinique d'yttrium et d'aluminium (YAM, Y4Al2O9) et le pérovskite d'yttrium et aluminium (YAP, YAlO3)[3]. Sa structure cristalline est semblable à celle du grenat de fer et d'yttrium Y3Fe2(FeO4)3, généralement appelé YIG pour Yttrium Iron Garnet. Il est produit essentiellement par procédé de Czochralski, qui permet de faire croître des monocristaux pouvant atteindre 10 cm de diamètre et 30 cm de long.
| Grenat d'yttrium et d'aluminium Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1] | |
 YAG dopé au néodyme. | |
| Général | |
|---|---|
| Numéro CAS | |
| Formule chimique | Y3Al2(AlO4)3 |
| Identification | |
| Masse formulaire[2] | 593,618 ± 0,0037 uma Al 22,73 %, O 32,34 %, Y 44,93 %, |
| Couleur | généralement incolore, mais peut être vert, jaune, bleu, rouge, orange voire violet |
| Classe cristalline et groupe d'espace | grenat |
| Système cristallin | cubique |
| Clivage | aucun |
| Cassure | conchoïdale à inégale |
| Échelle de Mohs | 8 à 8,5 |
| Trait | blanc |
| Éclat | vitreux à subadamantin |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | nω = 1,833 nε = 1,833 |
| Pléochroïsme | aucun |
| Biréfringence | aucune |
| Dispersion | 2 vz ~ 0,028 |
| Propriétés chimiques | |
| Masse volumique | 4,55 Ă 4,65 g/cm3 |
| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
_1.jpg.webp)
Le YAG est essentiellement utilisé dans la fabrication des lasers dits « lasers YAG », dont il constitue le milieu amplificateur. Il n'est jamais utilisé pur mais toujours dopé avec des ions appropriés qui permettent l'inversion de population par pompage optique. C'est par exemple le cas de terres rares comme le néodyme et l'erbium, qui permettent de réaliser des lasers solides (en) notés respectivement Nd:YAG et Er:YAG (en), tandis que le YAG dopé au cérium (noté Ce:YAG) est utilisé comme matériau phosphorescent pour tubes cathodiques, pour réaliser des diodes électroluminescentes blanches, ainsi que des scintillateurs pour microscopes électroniques à balayage (MEB) dans lesquels ils permettent de générer des images à faible bruit.
Découvertes en 1973, les propriétés optiques du YAG en font une matrice idéale pour un milieu amplificateur, d'autant qu'il est facile à faire croître en cylindres de quelques centimètres de diamètre. Il est souvent dopé au néodyme (le cristal résultant est rose), parfois au fer (le cristal est alors violet). Le laser Nd:YAG est l'un des lasers à solide les plus répandus dans le monde, avec un large spectre d'émission, centré dans le proche infrarouge (longueur d'onde d'émission laser : 1 064 nm).
Notes et références
Notes
- Ce n'est cependant pas un grenat au sens minéralogique du terme, ni même un nésosilicate.
Références
- La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- S.M. Sim, K.A. Keller et T.I. Mah, « Phase formation in yttrium aluminum garnet powders synthesized by chemical methods. », Journal of Materials Science, vol. 35,‎ , p. 713–717 (DOI 10.1023/A:1004709401795, Bibcode 2000JMatS..35..713S)
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
- Des photos de YAG : Différents dopages sont présentés