스피넬 구조(Spinel structure)란?

스피넬 구조(Spinel structure)는 많은 광물과 세라믹에서 흔히 발견되는 결정 구조입니다. MgAl2O4를 갖는 광물 스피넬의 이름을 따서 스피넬 구조로 불리게 되었습니다. 스피넬 구조는 8면체 및 4면체 사이트 모두를 점유하는 양이온 이온을 갖는 산소 이온의 입방 밀집(cubic close-packed, ccp) 배열로 구성됩니다.

스피넬 구조에서 양이온은 일반적으로 Mg, Fe, Zn, Al 및 Cr과 같은 2가(2+) 및 3가(3+)입니다. 팔면체 자리는 6개의 산소 이온으로 둘러싸여 있고 사면체 자리는 4개의 산소 이온으로 둘러싸여 있습니다. 2가 양이온은 8면체 사이트를 차지하고 3가 양이온은 4면체 사이트를 차지합니다.

스피넬 구조는 두 개의 상호 침투하는 면심 입방체(fcc) 격자로 생각할 수 있으며, 그 중 하나는 <111> 방향을 따라 격자 매개변수의 1/4만큼 이동합니다. 

 

스피넬 구조의 특성과 응용분야

스피넬 구조는 높은 화학적 안정성, 우수한 기계적 강도 및 우수한 전자 전도성을 포함하여 많은 중요한 특성을 가지고 있습니다. 촉매, 자성체, 전자소자 등 다양한 분야에 사용되고 있습니다. 스피넬 구조는 일반적으로 고온 공정에서 형성됩니다. 금속의 천연 산화물 스케일 또는 스피넬 코팅의 증착을 사용하여 모재를 산화 또는 부식으로부터 보호하는 역할을 할 수 있습니다. 스피넬의 존재는 산소(또는 다른 대기) 이온 또는 크롬과 같은 특정 금속 이온의 확산을 방지하는 얇은(수 마이크로미터 두께) 기능 층의 역할을 할 수 있으며, 그렇지 않으면 고온에서 빠른 확산 과정을 나타냅니다.

Spinel structure (orange = Mg, light blue = Al, red = O) by ReciPro