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Title: Mecanismos de perdas em nanopartículas magnéticas em regime bloqueado e desbloqueado sob ação de um campo magnético oscilante
Other Titles: Loss mechanisms in blocked and unblocked magnetic nanoparticles submitted to an alternating magnetic field
Authors: Araújo, João Carlos Rocha de
Keywords: Nanopartícula magnética;Hipertermia magnética;Mecanismos de perda
Issue Date: 27-Jul-2018
Citation: ARAÚJO, João Carlos Rocha de. Mecanismos de perdas em nanopartículas magnéticas em regime bloqueado e desbloqueado sob ação de um campo magnético oscilante. 2018. 79f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Dentre os importantes fenômenos observados em sistemas nanoestruturados, o aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético oscilante tem despertado grande interesse na comunidade científica. O emprego de nanopartículas e da hipertermia magnética em, por exemplo, aplicações biomédicas como transporte e liberação de fármacos e terapia contra câncer, tem sido foco de diferentes estudos nos últimos anos. Quando nanopartículas magnéticas estão sob influência de um campo magnético alternado, é observado o aquecimento do material devido a mecanismos físicos como relaxação magnética e perdas por histerese, ambos diretamente relacionados à reversão da magnetização destes sistemas. Neste trabalho, propõem-se investigar os mecanismos de perdas em nanopartículas magnéticas, bem como o comportamento térmico de suspensões de nanopartículas dispersas em água, quando submetidas a um campo magnético oscilante. A partir da produção e caracterização estrutural, morfológica, magnética e calorimétrica de dois conjuntos de amostras com características distintas, tem-se como objetivo principal estudar a influência do tamanho de partículas, composição das partículas, e do comportamento magnético das amostras sobre os mecanismos de perdas em hipertermia magnética. O primeiro conjunto consiste em amostras de ferrita de magnésio (MgF e2O4), submetidas a tratamentos térmicos de 400◦C, 500◦C, 600◦C e 1000◦C, que apresentam partículas com diferentes diâmetros médios. O segundo conjunto é composto por amostras de ferritas de magnésio dopadas com cobalto (Mg1−xCoxF e2O4 com x = 0,0; 0,2; 0,5; 0,8 e 1,0), tratatadas a 1000◦C, possibilitando a avaliação da influência tanto do diâmetro da partícula, quanto da sua composição sobre os mecanismos de perda. Dessa forma, foram obtidas partículas nos regimes bloqueado e desbloqueado e avaliaram-se em detalhe as contribuições de perdas por histerese, relaxação Browniana e relaxação de Néel envolvidas na hipertermia magnética. Especificamente, os resultados experimentais mostraram que as partículas bloqueadas possuem suas perdas associadas principalmente aos mecanismos de perdas por histerese e relaxação de Brown, enquanto que as partículas desbloqueadas têm suas maiores perdas devido ao mecanismo de relaxação de Néel. Os resultados mostraram, também, a dependência desses mecanismos com o campo de anisotropia, sendo este um parâmetro determinante no processo.
Abstract: The heating of magnetic nanoparticles submitted to an alternating magnetic field has attracted increasing interest of the scientific community in recent years. It is a consequence of the wide employment of nanoparticles and magnetic hyperthermia in, for instance, biomedical applications, such as drug delivery thermally activated and as a therapy for cancer treatment. When nanoparticles are under the influence of the alternating magnetic field, the heating is a result of physical mechanisms as magnetic relaxation and hysteresis loss, both directly associated with the magnetization reversion in this systems. In this work we aim to investigate the loss mechanisms in magnetic nanoparticles, as well as the thermal behavior of suspensions of nanoparticles dispersed in water, when submitted to an alternating magnetic field. To this end, we produce two sets of samples with distinct characteristics and investigate the structural, morphologic, magnetic and calorimetric properties in order to understand the effect of the particle size, composition and magnetic behavior on the loss mechanisms in magnetic hyperthermia. The first set of samples consists of magnesium ferrite (MgF e2O4) annealed at 400, 500, 600 and 1000◦C, presenting particles with different diameters. The second set is composed by cobalt doped magnesium ferrites (Mg1−xCoxF e2O4 with x = 0.0, 0.2, 0.5, 0.8 and 1.0), annealed at 1000◦C, allowing the evaluation of the influence of both, particle diameter and composition on the loss mechanisms. From these sets, particles in blocked and unblocked states are obtained and we investigate the contributions of hysteresis loss, Brownian relaxation and Néel relaxation to the magnetic hyperthermia. Specifically, the experimental results reveal that the blocked particles present losses primarily associated with the hysteresis loss and Brownian relaxation, while the unblocked ones have losses due to Néel relaxation. The results also disclose the dependence of such mechanism with the anisotropy field, this latter an important parameter in the process.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25811
Appears in Collections:PPGFIS - Mestrado em Física

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