Grenat de fer et d'yttrium
Le grenat de fer et d'yttrium, ou YIG pour Yttrium Iron Garnet, est un composé chimique de formule Y3Fe2(FeO4)3, c'est-à -dire Y3Fe5O12. Il est également connu sous les noms de grenat de ferrite et d'yttrium, d'oxyde de fer et d'yttrium et d'oxyde d'yttrium et de fer, ces deux dernières appellations étant généralement associées aux formes pulvérulentes. C'est un grenat de synthèse qui n'a pas été observé dans le milieu naturel. Il s'agit d'un isolant ferrimagnétique ayant une température de Curie de 286,85 °C[4].
| Grenat de fer et d'yttrium Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1] | |
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| Général | |
|---|---|
| Numéro CAS | |
| Formule chimique | Y3Fe2(FeO4)3 |
| Identification | |
| Masse formulaire[2] | 737,935 ± 0,014 uma Fe 37,84 %, O 26,02 %, Y 36,14 %, |
| Couleur | rouge foncé à noir |
| Classe cristalline et groupe d'espace | grenat |
| Système cristallin | cubique |
| Échelle de Mohs | 6,5 à 7 |
| Trait | rouge |
| Éclat | métallique sombre |
| Propriétés optiques | |
| Indice de réfraction | 2,2 à 1,31 μm |
| Biréfringence | aucune |
| Propriétés chimiques | |
| Masse volumique | 5.17 g/cm3 |
| Propriétés physiques | |
| Magnétisme | ferrimagnétique |
| Précautions | |
| SGH[3] | |
État pulvérulent : Attention |
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| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |
Dans le YIG, les cinq ions ferriques Fe3+ occupent deux sites octaédriques et trois sites tétraédriques, tandis que les ions d'yttrium Y3+ sont coordonnés à huit atomes d'oxygène. Les ions ferriques des deux sites de coordination présentent des spins différents, d'où leurs propriétés magnétiques[4]. Il possible d'obtenir des matériaux aux propriétés magnétiques intéressantes en substituants certains atomes de la structure avec des terres rares[5].
Le YIG présente une constante de Verdet élevée responsable de l'effet Faraday[6], un facteur de qualité élevé dans le domaine des micro-ondes[7], une faible absorption des infrarouges dans les longueurs d'onde allant jusqu'à 1,2 μm[8] et une raie spectrale très fine par résonance paramagnétique électronique. Ces propriétés sont utiles aux applications d'imagerie magnéto-optique (IMO) en supraconducteurs.
Le YIG est utilisé pour des applications micro-ondes, acoustiques et magnéto-optiques, comme les filtres YIG (en) et les transmetteurs et transducteurs acoustiques. Il est transparent dans le spectre visible au-delà de 600 nm. Il trouve également des applications pour les rotateurs de Faraday (en) de lasers solides (en), dans le stockage d'information et dans diverses applications d'optique non linéaire[9].
Notes et 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.
- Fiche Sigma-Aldrich du composé Yttrium iron oxide nanopowder, <100 nm particle size (BET), 99.9% trace metals basis, consultée le 13 juillet 2018.
- (en) Vladimir Cherepanov, Igor Kolokolov et Victor L'vov, « The saga of YIG: Spectra, thermodynamics, interaction and relaxation of magnons in a complex magnet », Physics Reports, vol. 229, no 3,‎ , p. 81-144 (DOI 10.1016/0370-1573(93)90107-O, Bibcode 1993PhR...229...81C, lire en ligne)
- (en) J. Goulon, A. Rogalev, F. Wilhelm, G. Goujon, A. Yaresko, Ch. Brouder et J. Ben Youssef, « Site-selective couplings in x-ray-detected magnetic resonance spectra of rare-earth-substituted yttrium iron garnets », New Journal of Physics, vol. 14, no 6,‎ , article no 063001 (DOI 10.1088/1367-2630/14/6/063001, Bibcode 2012NJPh...14f3001G, lire en ligne)
- (en) K. T. V. Grattan et B. T. Meggitt, Optical Fiber Sensor Technology, Applications and Systems, Springer Science & Business Media, vol. 3, 1999. p. 214–215. (ISBN 9780412825705).
- (en) Leonid Alekseevich Belov, Sergey M. Smolskiy et Viktor Neofidovich Kochemasov, Handbook of RF, Microwave, and Millimeter-wave Components, Artech House, 2012, p. 150. (ISBN 9780412825705)
- (en) Rajpal S. Sirohi, Optical Components, Systems and Measurement Techniques, CRC Press, 1990, p. 80. (ISBN 9780824783952)
- (en) Ulf Holm, Hans Sohlstrom et Torgny Brogardh;, « Yig-Sensor Design For Fibre Optical Magnetic Field Measurements », Proceedings of the SPIE, vol. 514,‎ , p. 333-336 (DOI 10.1117/12.945109, Bibcode 1984SPIE..514..333H, lire en ligne)