Tensor desmagnetizante efectivo, una descripción sencilla de los efectos de las interacciones dipolares en dispersiones de nanopartículas magnéticas

P. MENDOZA ZÉLIS; F. H. SÁNCHEZ; R. LÓPEZ-RUIZ

Berisso

Encuentro; XVIII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2018

Las interacciones dipolares magnéticas son de largo alcance y, por lo tanto, están presentes en cualquier dispersión de nanopartículas magnéticas (NPM). Frecuentemente dan lugar a efectos de magnitud considerable sobre su respuesta magnética, por lo que la determinación del rol de las interacciones dipolares es crucial para cualquier aplicación que utilice dispersiones de NPM, como por ejemplo la terapia oncológica llamada Hipertermia Magnética (HM). Esta terapia utiliza NPM previamente localizadas en un tumor para producir un aumento de temperatura al ser sometidas a la acción de un campo externo de radiofrecuencia. La eficacia para hacer disipar potencia magnética a las NPM en forma de calor depende de su respuesta a los campos magnéticos aplicados y por lo tanto, debido a las interacciones dipolares, depende de las configuraciones espaciales en las que se encuentren. En diferentes instancias asociadas con la HM las NPM pueden hallarse en configuraciones muy diferentes: las NPM se obtienen y almacenan en suspensiones coloidales estables que al aplicarles un campo pueden adoptar configuraciones de baja energía dipolar, por ejemplo cadenas; y luego cuando las NPM se internalizan en células se agregan dentro de endosomas. Por lo tanto es necesario contar con un modelo que describa cuantitativamente el efecto de las interacciones dipolares para un amplio universo de configuraciones espaciales de NPM. La respuesta magnética de las NPM en presencia de interacciones dipolares se ve afectada por los siguientes dos fenómenos: la aparición de un campo interno que modifica localmente el campo efectivo al cual las NPM están sometidas, y la modificación del tiempo característico de reorientación de los momentos de las NPM.En este trabajo se presenta un modelo que describe el campo magnético interno a través de la definición de un tensor demagnetizante efectivo [1,2]. Este tensor tiene una sencilla expresión que solo depende de parámetros morfológicos de la muestra. Se contrasta el modelo con medidas experimentales en diferentes sistemas, tanto en dispersiones no homogéneas de NPM [1] como en arreglos bidimensionales bien ordenados [2]. Se muestra que el modelo es capaz de recuperar parámetros intrínsecos de las NPM y de la distribución espacial de las mismas a partir de medidas magnéticas convencionales, discerniendo los efectos de las interacciones dipolares sobre las mismas. Se presentan y evalúan protocolos de medidas magnéticas para llevar adelante estas determinaciones.[1] Mendoza Zélis, P. et al. (2017). Physical Review B, 96 , 174427.[2] Sánchez, F.H. et al. (2017). Physical Review B, 95 , 134421.