Uma investigação sobre a existência de desigualdades fundamentais em processos magnéticos no regime linear - Iglesias, Carlos Augusto de Moraes (2022)
Nesta 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.