Dynamique de l'aimantation des particules superparamagnétique avec anisotropie triaxiale

Dans ce travail, nous avons effectué des études théoriques sur le processus de relaxation de l aimantation des nanoparticules superparamagnétiques avec une anisotropie triaxiale (orthorhombique). Dans le contexte du modèle de Néel-Brown, nous avons obtenu les solutions numériques et analytiques de l équation de Fokker-Planck-Brown qui décrit la dynamique de l aimantation de la particule monodomaine. Le processus de relaxation magnétique est caractérisé par le temps de relaxation de l aimantation le plus long, les temps intégraux et effectifs. Dans le domaine des fréquences, il est caractérisé par les composantes longitudinale et transversales du tenseur de la susceptibilité magnétique. Les résultats des calculs numériques nous ont donnés la possibilité d évaluer ces grandeurs importantes avec beaucoup d habilités pour les valeurs typiques de la constante de dissipation a, de la température T, des constantes d anisotropie et la pulsation en absence ou en présence d un champ magnétique uniforme extérieur H0. En utilisant l approche de Kramers-Brown-Coffey, nous avons déduit les équations analytiques pour les temps de relaxation de l aimantation et pour les composantes longitudinale et transversale de la susceptibilité magnétique. Ces équations sont en accord complet avec les résultats du calcul numérique. Elles ont des formes simples et nous permettent de comprendre le comportement qualitatif des temps de relaxation de l aimantation et des spectres de la susceptibilité magnétiques dans toute la gamme de variation des paramètres physiques (température, pulsation, champ extérieur, et constante de dissipation).In this thesis, a theoretical study of the dynamics of the magnetization of superparamagnetic nanoparticles with triaxial (orthorhombic) anisotropy has been carried out using the Néel-Brown model. Numerical and analytical solutions of the Fokker-Planck equation given by Brown, which describes the relaxation of the magnetization in the nanoparticles, have been obtained in order to facilitate this study. The process of relaxation of the magnetization is characterized by the longest relaxation time, integral relaxation time, and, in the frequency domain, by the longitudinal and transverse components of the magnetic susceptibility tensor. The numerical solutions allows us to evaluate these characteristics for typical values of the dissipation constant a, temperature T, anisotropy constants with and without a uniform external magnetic field H0. By using the approach of Kramers-Brown-Coffey, analytical equations for the magnetization relaxation times and for the longitudinal and transversals components of the magnetic susceptibility have been deduced. These analytical equations are in complete agreement with the results of our numerical calculations. They have simple analytical forms and allow one to quantify the dependence of the relaxation times and the magnetic susceptibility on the temperature T, angular frequency , strength of the external field H, and dissipation constant a. Moreover they can be used to estimate the relaxation times and the magnetic susceptibility in wide ranges of variation of T,, H, and a. The results obtained may be considered as a complete solution of the problem of relaxation of the magnetization in nano particles with triaxial anisotropyPERPIGNAN-BU Sciences (661362101) / SudocSudocFranceF

Illustrating the temperature and magnetic field effects on the magnetic hysteresis loops and specific absorption rate of superparamagnetic nanoparticles: new physical insights towards medical applications

Starting from the magnetic Langevin equation and its associated Fokker–Planck equation, governing the reversal magnetization of single-domain ferromagnetic nanoparticles elucidated by Brown’s model [W. F. Brown, Phys. Rev. 130 (1963) 1677; IEEE Trans. Mag. 15 (1979) 1196], the magnetic hysteresis loops and the specific absorption rate of nanoparticles with biaxial anisotropy are investigated. An illustration of the effect of the temperature and the applied magnetic field across a wide range of frequencies on both of the former quantities is revealed. Emerged new physical insights elucidated from the present study hold promise for realistic nanoscale medicinal applications and may pave the way for an accurate notable benefit of superparamagnetic nanoparticles having biaxial anisotropy in oncology