Spinellistruktuurit

Spinellistruktuurit ovat oksidiyhdisteiden kideperhe, jonka yleinen kaava on AB2O4. Oksidi-ioneista muodostuva kuutiopohjainen, tiheä lattia tarjoaa kationien sijaintipaikkoja: A-kationit asettuvat tetraedrisille aukkoille ja B-kationit oktaedrisille aukkoille. Spinellit voivat esiintyä normaalina spinellinä tai osittain inversionoituneina; inversion-parametri x kuvaa, kuinka suuri osa A-kationeista on siirtynyt oktaedriin. x=0 vastaa normaalia spineliä ja x=1 täysin invertoitua spineliä.

Normaalin spinellin tyypillisiä esimerkkejä ovat MgAl2O4 ja ZnAl2O4. Täysin invertoituna pidetty esimerkki on Fe3O4 (magnetiitti), jonka kationijakautuma voidaan kirjoittaa muodossa (Fe3+)_A [Fe2+Fe3+]_BO4 (A = tetraedri, B = oktaedri). Spinelleillä esiintyy kuitenkin usein osittain invertoitunutta rakennetta, jolloin A- ja B-kationien jakautuma on vähemmän äärimmäinen.

Kiinteät liuokset spinel-ryhmässä kattavat monia katioonien yhdistelmiä, jolloin A- ja B-kationit voivat vaihtaa paikkoja ja muuttaa rakenteellisia sekä magneettisia ominaisuuksiaan. Spinelliperheeseen kuuluvat suurelta osin ferrite- ja keramiikkamateriaalit sekä useat mineraalit, joiden kiderakenne vastaa spinellirakennetta.

Ominaisuudet ja sovellukset: spinellit ovat yleisesti termisesti kestäviä ja niillä on korkea sulamispiste. Ferriitteina ne voivat olla ferrimagnettisiä ja niitä käytetään magneto- ja elektroniikka- sekä katalyyttisovelluksissa. Spinelleja käytetään myös keramisten lisäaineina, pigmentteinä ja korkeissa lämpötiloissa käytettävien materiaalien ravinteina.

Geologiassa spinellit esiintyvät mineraaleina ultramafisten kivien yhteydessä. Tutkimuksessa spinellit määritellään yleisesti röntgens diffraction -menetelmillä sekä Mössbauer- ja neutronispektroskopialla niiden kationijakautuman ja rakenteen selvittämiseksi.