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Título: Auto-organização de colóides magnéticos anisotrópicos em campos oscilantes
Autor(es): Freitas, Everton Almeida de
Orientador(es): Ferreira, Wandemberg Paiva
Palavras-chave: Equação de Langevin
Dinâmica molecular
Cristais anisotrópicos
Colóides
Física da matéria condensada
Simulação por computador
Data do documento: 2018
Citação: FREITAS, E. A. Auto-organização de colóides magnéticos anisotrópicos em campos oscilantes. 2018. 86 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Resumo: Estuda-se neste trabalho um sistema bidimensional de colóides magnéticos com geometria anisotrópica (hastes) sujeito à ação de um campo magnético externo oscilante no tempo. Especificamente, as propriedades estruturais e dinâmicas (difusão e sincronização) dos arranjos auto-organizados são analisadas em função da direção do momento de dipolo magnético intrínseco das hastes em relação à sua direção axial e da intensidade e frequência de oscilação do campo magnético externo. O estudo é desenvolvido através de simulações computacionais utilizando-se as técnicas de dinâmica de Langevin. O desvio dos momentos magnéticos das hastes coloidais, em relação à sua direção axial, é inspirado em desenvolvimentos experimentais recentes, e este fato é relevante no estado de agregação microscópico do sistema. Por exemplo, estruturas sólidas podem ser observadas em sistemas cujos momentos magnéticos são dispostos perpendiculares ao eixo da haste coloidal, o que contrasta ao estado líquido encontrado quando um pequeno desvio é considerado na direção dos dipolos magnéticos. Além disso, a resposta dinâmica das hastes magnéticas ao campo magnético externo oscilante é fortemente afetada em função desta característica. Em relação a sincronização entre a direção dos colóides magnéticos e a direção do campo magnético externo, observa-se que a intensidade e frequência de oscilação deste último são parâmetros importantes, que definem regimes bem distintos de sincronização. Um conjunto de diagramas de fase são apresentados, mostrando em que intervalos da intensidade e frequência de oscilação do campo magnético externo os diferentes arranjos auto-organizados podem ser observados.
Abstract: A two-dimensional system of magnetic colloids with anisotropic geometry (rods) subjected to an oscillating external magnetic field is studied in this work. Specifically, the structural and dynamical properties (diffusion and synchronization) of the self-organized configurations are analyzed as a function of the misalignment of the intrinsic magnetic dipole moment of the rods with respect to their axial direction, and also as a function of the intensity and frequency of oscillation of the external magnetic field. The system is studied by means of Langevin Dynamics simulations. The misalignment of the dipole, relative to their axial direction, is inspired by recent experimental and theoretical studies, and this fact is relevant in the microscopic aggregation states of the system. For example, solid structures can be observed in systems whose magnetic moments are arranged perpendicular to the axis of the colloidal rod, which contrasts with the liquid state found when a small misalignment is considered. In addition, the dynamic response of the magnetic rods to the oscillating external magnetic field is strongly affected as a function of this characteristic. Regarding the synchronization between the direction of the magnetic colloids and the direction of the external magnetic field, it is observed that the its intensity and frequency of oscillation are important parameters, which define very distinct regimes of synchronization. A set of phase diagrams are presented, showing in what intervals the intensity and frequency of oscillation of the external magnetic field the different self-organized structures can be observed.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/35764
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