Paramagnētisku daļiņu ķēdes rotējošā laukā

Abstract

Šajā darbā ir veikti paramagnētisku daļiņu kustības skaitliskie aprēķini viskozā šķidrumā rotējošā laukā. Modelī tiek izmantotas daļiņas ar vienas ass magnētisko anizotropiju. Pēc veikto simulāciju rezultātiem tika izpētīti daļiņu rotācijas režīmi ķēdēs, kad daļiņas anizotropijas ass spēj un kad nespēj izsekot lauka rotācijai un parādīta šo režīmu ietekme uz ķēdes stabilitāti rotējošā laukā. Ir iegūta maksimālā, jeb kritiskā lauka rotācijas frekvence pie kādas ķēde nesalūst, atkarībā no ķēžu garuma pie dažādiem magnētiskās anizotropijas parametriem. Skaitliskie rezultāti salīdzināti ar literatūrā atrodamiem teorētiskiem rezultātiem. Ja daļiņas telpā izkārto haotiski, tad pēc iedarbošanās ar rotējošu lauku daļiņas sastājas plaknēs, kas sakrīt ar lauka rotācijas plakni, kurās izveidojas ķēdes. Ķēdes rotē līdzi laukam, savā starpā mijiedarbojas un apmainās ar daļiņām. Simulācijās tiek vākta ķēžu garumu statistika un ir izteikti novērojams lauka rotācijas frekvencei atbilstošs tipiskais ķēžu garums. Tipiskais ķēžu garums ir gandrīz par konstantu vērtību mazāks kā kritisko ķēžu garumu. Visi aprēķini veikti ar paša veidotām datorprogrammām.

In this thesis numerical calculations of paramagnetic particle movement in a rotating magnetic field are made. In the model particles are in a viscous fluid and have one axis magnetic anisotropy. Movement of particles in chain can be divided in modes where particle anisotropy axis rotates synchronously and asynchronously with the field. The stability of chain due to the mode of the movement of the particles is studied. Maximal or critical length of a stable rotating chain has been obtained depending on the field rotation frequency for different particle anisotropy parameters. These numerical results have been compared with analytical results. Randomly arranged particles form planes in the rotating field. In these planes particles create chains. After gathering chain length statistics for a long simulation time, a typical chain length can be observed, depending on the field rotation frequency. The typical chain length is less than the critical by almost a constant value. All the simulations have been done with an author's made computer software.