陶瓷晶體結構
尖晶石結構
/ spin-ELL /
尖晶石結構得名自尖晶石寶石(鋁酸鎂 MgAl2O4),是陶瓷把兩種電荷不同的陽離子容納進同一顆晶體的方式,即 AB2O4 化學式。它是鐵氧體的宿主,那是用於變壓器、天線與老式電腦記憶體的陶瓷磁鐵。
氧離子形成面心立方最密堆積排列,陽離子填入部分空隙:八分之一的四面體間隙與二分之一的八面體間隙。單位晶胞很大,含八個化學式單位,也就是 32 個氧、8 個陽離子在四面體位置、16 個在八面體位置。在像 MgAl2O4 這樣的正尖晶石中,2+ 的 A 陽離子佔四面體位置、3+ 的 B 陽離子佔八面體位置;在反尖晶石中則重新洗牌,B 陽離子分佈於兩種位置,磁鐵礦(Fe3O4)就是經典的反尖晶石。
這種正對反的選擇不是細節,它決定了材料的磁性。在鐵氧體(MFe2O4,M 為 Mn、Ni、Zn、Co)中,陽離子如何分布於四面體與八面體位置,決定了它們的磁矩是相加還是相消,因而決定這種陶瓷是不是好的軟磁材料。誠實提醒:許多真實的尖晶石既非完全正、也非完全反,而是介於兩者之間,且反轉程度會隨溫度與製程變動,所以要預測性質,必須知道的是陽離子分布,而不只是化學式。
磁鐵礦 Fe3O4 是反尖晶石:FCC 氧排列,鐵分布於四面體與八面體間隙之間。正是這特定的陽離子排布使它強烈帶磁,也是最早把天然磁石變成指南針的礦物。
FCC 氧;陽離子填八分之一的四面體與二分之一的八面體間隙:AB2O4。
光知道化學式 AB2O4 還不足以預測尖晶石的行為。它是正還是反,也就是哪種陽離子坐在四面體、哪種坐在八面體間隙,才是控制其磁性與電性的關鍵。
又称
另见