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].

Général
Grenat de fer et d'yttrium Catégorie IV : oxydes et hydroxydes[1]

Numéro CAS	12063-56-8
Formule chimique	Fe₅O₁₂Y₃ 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 H315, H319, H335, P261 et P305+P351+P338 H315 : Provoque une irritation cutanée H319 : Provoque une sévère irritation des yeux H335 : Peut irriter les voies respiratoires P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P305+P351+P338 : En cas de contact avec les yeux : rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.

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 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, n^o 3,‎ juillet 1993, 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, n^o 6,‎ juin 2012, article n^o 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,‎ 12 novembre 1984, p. 333-336 (DOI 10.1117/12.945109, Bibcode 1984SPIE..514..333H, lire en ligne)

Voir aussi

Articles connexes

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[1] La classification des minéraux choisie est celle de Strunz, à l'exception des polymorphes de la silice, qui sont classés parmi les silicates.

[2] Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.

[sa-3] Fiche Sigma-Aldrich du composé Yttrium iron oxide nanopowder, <100 nm particle size (BET), 99.9% trace metals basis, consultée le 13 juillet 2018.

[10.1016/0370-1573(93)90107-O-4] (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, n^o 3,‎ juillet 1993, p. 81-144 (DOI 10.1016/0370-1573(93)90107-O, Bibcode 1993PhR...229...81C, lire en ligne)

[10.1088/1367-2630/14/6/063001-5] (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, n^o 6,‎ juin 2012, article n^o 063001 (DOI 10.1088/1367-2630/14/6/063001, Bibcode 2012NJPh...14f3001G, lire en ligne)

[6] (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).

[7] (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)

[8] (en) Rajpal S. Sirohi, Optical Components, Systems and Measurement Techniques, CRC Press, 1990, p. 80. (ISBN 9780824783952)

[10.1117/12.945109-9] (en) Ulf Holm, Hans Sohlstrom et Torgny Brogardh;, « Yig-Sensor Design For Fibre Optical Magnetic Field Measurements », Proceedings of the SPIE, vol. 514,‎ 12 novembre 1984, p. 333-336 (DOI 10.1117/12.945109, Bibcode 1984SPIE..514..333H, lire en ligne)