Mossbauer 분광법과 XPS을 이용한 제주도 화산회토의 결정학적.자기적 특성연구
저자
송관철 (농업과학기술원) ; 홍성락 (제주대학교 물리학과) ; 고정대 (제주대학교 물리학과) ; 강동우 (제주대학교 물리학과)
발행기관
濟州大學校 基礎科學硏究所(RESEARCH INSTITUTE FOR BASIC SCIENCES CHEJU NATIONAL UNIVERSITY)
학술지명
基礎科學硏究(THE JOURNAL OF BASIC SCIENCES CHEJU NATIONAL UNIVERSITY)
권호사항
발행연도
1998
작성언어
Korean
KDC
404
자료형태
학술저널
수록면
65-76(12쪽)
제공처
제주지역 고도 50m, 150m, 400m, 700m, 1100m, 1700m의 화산회토를 채취하여 이것에 함유된 합철 점토광물과 산화철의 결정학적 및 자기적 특성을 X-선회절법과 X-선광전자분광법 그리고 Mossbauer분광법으로 조사하였다. 1100m와 1700m의 적갈색 화산회토에서 결정도가 높은 hematite가 X-선회절 스펙트럼으로 검출되었다. 이들 시료에 대한 XPS스펙트럼을 통해 Si-O는 SiO₂형태로 Al-Si-O는 NaAlSi₃O??의 결합형태를 가지고 있음을 확인하였다. 50m와 700m 사이에서 채취한 4개 시료에 대한 Fe(2p3/2)전자의 결합에너지 711.4~712.0 eV로 부터 화산회토의 Fe는 geothite와 점토광물의 구조철 Fe³+로 존재하며 1100m와 1700m에서 채취한 2개 시료에 대한 Fe(2p3/2)전자의 결합에너지710.8eV로부터 Fe는 hematite와 점토광물의 구조철 Fe??로 존재함을 알 수 있었다. 이성질체 이동값으로부터 Fe의 원자가 상태는 대부분 산화된 높은 스핀 상태의 +3가임을 알 수 있었고, 20K에서 300K까지의 온도 범위에서 취한 화산회토의 Mossbauer스펙트럼에 의하면 goethite는 입자크기가 매우 미세하거나 혹은 반자성 Al³+이 Fe³+과 치환되었기 때문에 초상자성 완화현상이 나타났다고 본다. 화산회토에 함유된 goethite의 Neel온도와 포화 자기장값은 각가 약 230~260K와 약 497~500kOe를 갖으며, 400m이상의 고지대에 분포하는 화산회토에만 함유된 hematite의 Morin 전이온도는 약 250K 부근에 존재하는 것으로 추정되었다.
Using X-ray diffraction(XRD), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), and Mossbauer spectroscopy, we studied the crystallographic and magnetic properties of the iron-bearing clay minerals and iron oxides in six volcanic-ash soil samples collected on Cheju island at heights of 50, 150, 400, 700, 1100, and 1700m. Hematite is associated with the strong XRD peaks for the reddish brown soil samples collected at 1100 m, and 1700 m. The XPS spectra for these soil samples showed that the Si-O bond was SiO₂,and the Al-Si-O bond was NaAlSi₃O?? . In the four soil samples collected from heights between 50m and 700 m, the peaks from 7114eV to 712.0eV were assigned to goethite and the structural iron of clay minerals, and in the two soil samples collected from heights between 1100 m and 1700 m, the peaks at 710.7 eV were assigned to hematite and the structural iron of clay minerals. Isomer shifts indicated that the valence of the iron ions was almost oxidized trivalent at high spin states. For various temperatures ranging from 20 K to 300K, the Mossbauer spectra of the six soil samples exhibited superparamagnetic relaxation effects due to the small-sized particles of goethite and/or isomorphous substitution of diamagnetic Al³+ for Fe³+ in the goethite structure. The Neel temperature and the saturated magnetic fields of goethite in the six soil samples were estimated to be approximately 230K~260K and 497~500kOe, respectively. It is believed that the Morin temperature of the hematite in the four soil samples was approximately 250K.
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