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イットリウム・鉄・ガーネット

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イットリウム鉄ガーネット
分類 合成鉱物
化学式 Y3Fe2(FeO4)3 or Y3Fe5O12
モル質量 737.94[1]
色 緑[1]
密度 5.11 g/cm3[1]
その他の特性 フェリ磁性化合物
プロジェクト:鉱物／Portal:地球科学
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イットリウム・鉄・ガーネット（イットリウム・てつ・ガーネット、Yttrium Iron Garnet）、略称 YIGとは、イットリウムと鉄の複合酸化物（Y3Fe2(FeO4)3 または Y3Fe5O12）から成るガーネット構造の結晶である。フェリ磁性化合物であり[1]、キュリー温度は560ケルビンである[2] 。YIGは、イットリウムフェライトガーネット、イットリウム鉄酸化物、鉄イットリウム酸化物などとも言い、後2者の呼び方は通常は粉末形態で用いられる[3]。

特徴

自然界には存在しない人工物で主に固体レーザの発振用媒質として、結晶製造時に他の元素をドープ（添加）して結晶構造内のイットリウムのうち数%を置き換えたものが用いられる。磁気光学効果を有するフェリ磁性材料で5個の鉄(III)イオンが2個の八面体部位および3個の4面体部位を占め、イットリウム(III)イオンは不規則な立方体中の8個の酸素イオンによって配位されている[4]。2か所の八面体位置の鉄イオンは異なるスピンを持ち、これが磁気特性となって表れる。希土類元素を特定の位置に配置すると、興味深い磁気特性が得られる[5]。

YIGは、高いベルデ定数（英語版）を持ち、このためにファラデー効果が現れ[6]、マイクロ波の周波数に対して高いQ値を持ち[7]、1200ナノメートルまでの波長の赤外線の吸収率が低く[8]、電子スピン共鳴においてとても小さなスペクトル線広がりを持つ。こうした特徴が、超伝導体における磁気光学イメージングに有用となる[9]。

用途

YIGは、マイクロ波工学、音響学、光学、磁気光学といった用途がある。マイクロ波YIGフィルター、音響送信機、音響トランスデューサーなどである[10]。600ナノメートル以上の波長の光には透明である。ファラデー回転子における固体レーザー、データストレージ、様々な非線形光学用途にも用いられる[11]。

脚注

  1. 1 2 3 4 “Yttrium Iron Garnet - YIG”. American Elements. April 1, 2015閲覧。
  2. ↑ Vladimir Cherepanov; Igor Kolokolov; Victor L'Vov (1993). “The Saga of YIG: Spectra, Thermodynamics, Interaction and Relaxation of Magnons in a Complex Magnet”. Physics Reports 229 (3): 84–144. Bibcode: 1993PhR...229...81C. doi:10.1016/0370-1573(93)90107-o.
  3. ↑ “Yttrium Iron Oxide / Yttrium Ferrite (Y3Fe5O12) Nanoparticles – Properties, Applications”. AZoNano.com (September 10, 2013). April 1, 2015閲覧。
  4. ↑ 野田稲吉, 「人工鉱物について」『材料試験』 9巻 87号 1960年 p.715-720, doi:10.2472/jsms1952.9.715
  5. ↑ J Goulon; A Rogalev; F Wilhelm; G Goujon; A Yaresko; Ch Brouder; J Ben Youssef (2012). “Site-selective couplings in x-ray-detected magnetic resonance spectra of rare-earth-substituted yttrium iron garnets”. New Journal of Physics 14 (6): 063001. Bibcode: 2012NJPh...14f3001G. doi:10.1088/1367-2630/14/6/063001.
  6. ↑ K.T.V. Grattan; B.T. Meggitt, eds (1999). Optical Fiber Sensor Technology: Volume 3: Applications and Systems. Springer Science & Business Media. pp. 214–215. ISBN 9780412825705 April 2, 2015閲覧。
  7. ↑ Leonid Alekseevich Belov; Sergey M. Smolskiy; Viktor Neofidovich Kochemasov (2012). Handbook of RF, Microwave, and Millimeter-wave Components. Artech House. p. 150. ISBN 9780412825705 April 2, 2015閲覧。
  8. ↑ Rajpal S. Sirohi (1990). Optical Components, Systems and Measurement Techniques. CRC Press. p. 80. ISBN 9780824783952 April 2, 2015閲覧。
  9. ↑ “Magneto-Optical Imaging of Superconductors”. Department of Physics, University of Oslo (November 30, 2010). April 2, 2015閲覧。
  10. ↑ “Periodic Table of Elements: Yttrium”. Los Alamos National Laboratory. April 1, 2015閲覧。
  11. ↑ Holm, U., Sohlstrom, H., & Brogardh, T. (1984). "YIG-Sensor Design for Fiber Optical Magnetic-Field Measurements". Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 514, 333–336.

参考文献

関連項目