페라이트
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요약
페라이트는 단단하고 부서지기 쉬우며 철을 포함하고 있고 보통 회색이나 검은색의 다결정, 즉 수많은 작은 결정으로 이루어져 있다. 화학적 조성을 보면 산화철과 하나 이상의 다른 금속으로 되어 있다. 페라이트는 산화철(Ⅲ)과 마그네슘·알루미늄·바륨·망간·구리·니켈·코발트·철 등의 여러 가지 다른 금속이 반응하여 형성된다.
희토류 원소인 이트륨을 포함하고 있는 YIG로 알려진 석류석 광물은 마이크로파 회로에 쓰인다. 가장 잘 알려진 페라이트는 성서시대부터 알려진 것으로 화학식이 Fe(Fe2O4)인 자철석(자화석 또는 아철산철(Ⅱ))이다.
페라이트는 단단하고 부서지기 쉬우며 철을 포함하고 있고 보통 회색이나 검은색의 다결정, 즉 수많은 작은 결정으로 이루어져 있다. 화학적 조성을 보면 산화철과 하나 이상의 다른 금속으로 되어 있다. 페라이트는 산화철(Ⅲ)(녹)과 마그네슘·알루미늄·바륨·망간·구리·니켈·코발트·철 등의 여러 가지 다른 금속이 반응하여 형성된다.
페라이트의 화학식은 보통 M(FexOy)로 표현되는데, M은 앞에서 언급된 원소들 중 그가 결합하는 금속을 나타낸다. 예를 들어 아철산니켈은 NiFe2O4이며, 아철산망간은 MnFe2O4로 둘 다 첨정석 광물이다.
희토류 원소인 이트륨을 포함하고 있는 YIG(Yttrium Iron Garnet:Y3Fe5O12)로 알려진 석류석 광물은 마이크로파 회로에 쓰인다. 가장 잘 알려진 페라이트는 성서시대부터 알려진 것으로 화학식이 Fe(Fe2O4)인 자철석(자화석 또는 아철산철(Ⅱ))이다.
페라이트는 준강자성이라고 하는 자성을 띠는데 이는 철·코발트·니켈 같은 물질의 강자성과는 구별된다(→ 준강자성). 페라이트는 이들 구성 원자의 자기모멘트가 서로 다른 두 방향 또는 세 방향으로 배열된다.
자기장은 부분적으로 상쇄되어 페라이트는 전체적으로 강자성 물질보다는 약한 자기장을 갖게 된다. 원자 방향성에 부분적으로 존재하는 이 비대칭성의 원인은 2개 이상의 다른 종류의 자기 이온이 존재하거나 특징적인 결정 구조 때문이다. 준강자성이라는 용어는 프랑스의 물리학자 루이스 닐이 만들었는데 그는 최초로 원자 수준에서 체계적으로 페라이트를 연구한 사람이었다.
준강자성은 몇 가지 종류가 있다. 동일 직선상 준강자성은 장(場)이 반대방향으로 일렬로 배열된 것이고, 3각형 준강자성은 장이 서로 다른 각도로 놓여진 것이다.
페라이트는 첨정석 구조, 석류석 구조, 회티탄석 구조, 육방 구조 등 다양한 결정 구조를 갖는다(→ 지구 자기장).
페라이트의 가장 중요한 성질은 자기투과성이 크고 전기저항이 크다는 점이다. 자기장에 대한 투과성이 크기 때문에 페라이트가 안테나 같은 장치에 쓰이며, 전기저항이 크기 때문에 와전류를 감소시키는 변압기의 자심(磁心)으로 이용될 수 있다.
정4각형 고리 페라이트로 알려진 형태의 페라이트는 전류에 의해 두 방향 중 한 방향으로 자화될 수 있다. 이 성질로 인해 페라이트가 디지털 컴퓨터 기억 장치로 유용하게 쓰이는데, 이는 매우 작은 페라이트 고리가 2진수 비트의 정보를 저장할 수 있기 때문이다.
다른 형태의 컴퓨터 기억장치는, 거품기억소자라고 하는 아주 작은 자기영역에서 각각 조종될 수 있는 특정 단결정의 페라이트로 만들 수도 있다(→ 자기거품기억소자). 많은 페라이트는 한 방향으로만 마이크로파 에너지를 흡수하므로 마이크로파의 도파관으로 이용된다.