Uma investigação sobre a existência de desigualdades fundamentais em processos magnéticos no regime linear

dc.contributor.advisorBohn, Felipe
dc.contributor.advisor-co1Medeiros, Suzana Nóbrega de
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-4656-4592pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2148858591663240pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-5907-4106pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9522788035526763pt_BR
dc.contributor.authorIglesias, Carlos Augusto de Moraes
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-3221-1390pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1552006492553708pt_BR
dc.contributor.referees1Correa, Márcio Assolin
dc.contributor.referees2Silva, Edimilson Félix da
dc.contributor.referees2IDhttps://orcid.org/0000-0003-3841-4578pt_BR
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8896961475470345pt_BR
dc.contributor.referees3Sinnecker, João Paulo
dc.contributor.referees4Machado, Fernando Luís de Araújo
dc.contributor.referees5Sommer, Rubem Luís
dc.date.accessioned2022-08-17T16:53:59Z
dc.date.available2022-08-17T16:53:59Z
dc.date.issued2022-06-24
dc.description.abstractIn this thesis we investigate the existence of fundamental limits and inequalities in magnetic processes in which nanoparticle systems are under the action of low-amplitude magnetic fields, that is, in processes in which the linear regime of magnetization proves to be valid. First, considering magnetic processes in thermodynamic equilibrium, we find inequalities associated to the equilibrium magnetic susceptibility, saturation magnetization and effective anisotropy constant in blocked magnetic nanoparticles systems. By means of an experimental evaluation, using a sample of barium hexaferrite nanoparticles (BaFe12O19), we verify that such inequalities, in fact, are not violated. Still in the context of equilibrium processes, we show that the inequality found for the susceptibility in blocked nanoparticles must also be valid for non-interacting superparamagnetic systems. Through the evaluation of the experimental results obtained in superparamagnetic systems of magnetite (Fe3O4), magnesium ferrite (MgFe2O4) and zinc ferrite (MgFe2O4), we verify that this inequality is violated in all cases, a fact that we believe to be a signature of the existence of correlations mediated by exchange forces between nanoparticles within the systems. Next, considering dynamic processes, we also obtain inequalities associated to the real and imaginary components of the dynamic susceptibility in addition to the power limit that can be generated through the interaction of alternating magnetic fields with superparamagnetic nanoparticles. In order to evaluate the validity of our theoretical approach also for magnetodynamic processes, we carry out calorimetric procedures under alternating magnetic field effect using the same superparamagnetic samples considered in the equilibrium processes and verify the total agreement of the experimental results with our theoretical expectations. In summary, in this thesis we unequivocally demonstrate the existence of fundamental inequalities that limit the behavior of magnetically blocked and superparamagnetic non-interacting nanoparticle systems in addition to the implications of their violations. Such results are promising tools for maximizing the efficiency of magnetic nanoparticles in biotechnological and biomedical applications since they elucidate the real impacts of effects that are still poorly understood in the literature, such as the effect of inter-particle interactions in magnetic processes.pt_BR
dc.description.resumoNesta tese investigamos a existência de limites e desigualdade fundamentais em processos magnéticos nos quais sistemas de nanopartículas estejam sob ação de campos magnéticos de baixas amplitudes, isto é, em processos nos quais o regime linear de magnetização se mostre válida. Primeiramente, considerando processos magnéticos no equilíbrio termodinâmico, encontramos desigualdades associadas à susceptibilidade magnética de equilíbrio, magnetização de saturação e constante efetiva de anisotropia em sistemas de nanopartículas magnéticas bloqueadas. Por meio de uma avaliação experimental, utilizando-se de uma amostra de nanopartículas de hexaferrita de bário (BaFe12O19), verificamos que tais desigualdades, de fato, não são violadas. Ainda no contexto de processos no equilíbrio, mostramos que a desigualdade encontrada para a susceptibilidade em nanopartículas bloqueadas deve ser válida, também, para sistemas superparamagnéticos não interagentes. Por meio da avaliação dos resultados experimentais obtidos em sistemas superparamagnéticos de magnetita (Fe3O4), ferrita da magnésio (MgFe2O4) e ferrita de zinco (ZnFe2O4), verificamos que tal desigualdade é violada em todos os casos, fato que acreditamos se tratar de uma assinatura da existência de correlações mediadas por forças de troca entre as nanopartículas dentro dos sistemas. A seguir, considerando processos dinâmicos, obtemos também desigualdades associadas às componentes real e imaginária da susceptibilidade dinâmica além do limite de potência que pode ser gerada por meio da interação de campos magnéticos alternados com sistemas nanopartículas superparamagnéticas não interagentes. De forma a avaliarmos a validade de nossa abordagem teórica, também, para processos magnetodinâmicos, realizamos procedimentos calorimétricos por efeito de campo magnético alternado utilizando as mesmas amostras superparamagnéticas consideradas nos processos no equilíbrio e verificamos a concordância dos resultados experimentais com nossas expectativas teóricas. Em suma, nesta tese demonstramos, de forma inequívoca, a existência de desigualdades fundamentais que limitam o comportamento de sistemas de nanopartículas não interagentes magneticamente bloqueadas e superparamagnéticas além das implicações de suas violações. Tais resultados se apresentam como promissoras ferramentas para a maximização da eficiência de nanopartículas magnéticas em aplicações biotecnológicas e biomédicas uma vez que elucidam os reais impactos de efeitos que ainda são pouco entendidos na literatura, como é o caso do efeito das interações inter-partículas em processos magnéticos.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.identifier.citationIGLESIAS, Carlos Augusto de Moraes. Uma investigação sobre a existência de desigualdades fundamentais em processos magnéticos no regime linear. 2022. 101f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49171
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectFísicapt_BR
dc.subjectNanopartículas magnéticaspt_BR
dc.subjectSuperparamagnetismopt_BR
dc.subjectSusceptibilidade magnéticapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApt_BR
dc.titleUma investigação sobre a existência de desigualdades fundamentais em processos magnéticos no regime linearpt_BR
dc.title.alternativeAn investigation about the existence of fundamental inequalities in magnetic processes in the linear regimept_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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