Ferrite spinel là thuật ngữ dùng để chỉ loại vật liệu có cấu trúc hai phân mạng mà các tương tác giữa chúng là phản sắt từ hoặc ferit từ [57]. Cấu trúc ferrite spinel thường có dạng (A)[B2]O4. Một đơn vị ô cơ sở của ferit spinel (với hằng số mạng tinh thể a = 8,4 Å) được hình thành bởi 32 nguyên tử O2-
và 24 cation (Fe2+, Zn2+, Co2+, Mn2+, Ni2+, Mg2+, Fe3+ và Gd3+). Trong một ô cơ sở có 96 vị trí cho các cation (64 ở vị trí bát diện, 32 ở vị trí tứ diện). Số cation ở vị trí bát diện nhiều hơn ở vị trí tứ diện (A), cụ thể có 16 cation chiếm ở vị trí bát diện (B) trong khi đó ở vị trí tứ diện chỉ có 8 cation (bao gồm cation hóa trị 2 hoặc 3).
Cấu trúc ferrite spinel được mô tả bởi khối lập phương bao gồm cả các ion oxy (hình 1.1). Với bán kính ion của oxy là 0,132 nm lớn hơn rất nhiều so với bán kính ion của các kim loại trong cấu trúc (0,06 - 0,091 nm) (bảng 1.1) do đó ion này trong mạng hầu như nằm sát nhau và tạo thành một mạng lập phương tâm mặt xếp chặt.
Bảng 1. 1. Thông số bán k nh của một số ion kim loại
Hình 1. 8. Cấu trúc tinh thể của ferrite spinel [57]
Một ô cơ sở của ferrite spinel chứa 8 nguyên tử (A)[B2]O4, các ion kim loại hóa trị 2 và 3 có thể có mặt ở các vị trí A và B trong cấu trúc ferrite spinel. Xen kẽ bởi các nút mạng cả hai ví trí và là các cation. Khi tất cả các cation hóa trị 2 chiếm ở vị trí A và các cation hóa trị 3 chiếm ở vị trí B ta có cấu trúc spinel thuận (A)[B2]O4. Còn khi tất cả các cation hóa trị 2 chiếm ở vị trí B, một nửa cation hóa trị 3 chiếm ở vị trí A và một nửa ở vị trí B, gọi ta có cấu trúc spinel hỗn hợp (B)[AB]O4 (bảng 1.2).
Bảng 1. 2. Phân bố ion trong các vị tr của cấu trúc spine [57]