Temps de relaixació de Néel

El temps de relaixació de Néel és una teoria desenrollada per Louis Néel en 1949 per a explicar el fenomen conegut com viscosidad magnètica. També és coneguda com la teoria de Néel-Arrhenius, per l'equació de Arrhenius, i com a teoria de Néel-Brown pel desenroll teòric realisat per William Fuller Brown, Jr. Néel va utilisar la seua teoria per a desenrollar un model de magnetisació termoremanente dels minerals ferromagnéticos monodominio que explicava cóm estos minerals podien guardar l'informació del camp geomagnètic. En esta teoria ademés va poder modelizar la dependència en la freqüència de la susceptibilitat magnètica.

Superparamagnetismo

El superparamagnetismo es produïx en nanopartículas ferromagnéticas i ferrimagnéticas monodominio, és dir, compostes d'un sol domini magnètic. La condició de monodominio s'alcança quan la seua diàmetro és inferior a 3- 50 nm, depenent del tipo de material. En estes condicions, la magnetisació d'una partícula és la suma de tots els moments magnètics dels àtoms que constituïxen la partícula. Esta aproximació és coneguda com a aproximació "macro-spin".

El temps mig de transició

Per l'anisotropía magnètica de les nanopartículas , el moment magnètic té freqüentment solament dos orientacions estables. Estes dos orientacions són habitualment antiparalelas entre sí, és dir, tenen mateixa direcció pero sentits oposts. Abdós orientacions definixen l'eix fàcil de magnetisació, aquell per al qual es produïx més fàcilment la magnetisació. Les dos orientacions estables estan separades per una barrera d'energia, que depén principalment del volum V de la nanopartícula, de la constant de aniosotropia K i de l'àngul relatiu del moment magnètic sobre l'eix fàcil. El potencial també és depenent del camp aplicat H i de la temperatura T.

Per a una temperatura donada, existix una provabilitat de que la magnetisació canvie de sentit espontàneament per l'energia tèrmica. El temps promig entre dos oscilacions (també conegut com a temps característic) és conegut com el temps de relaixació de Néel τ_N i ve dau per l'equació de Néel Arrhenius:

${\tau }_{\text{N}}={\tau }_0\exp \left(\frac{KV}{k_{\text{B}}T}\right)$,

A on KV és el producte de la constant d'anisotropía i del volum de la nanopartícula. Té unitats d'energia i es correspon en l'altura de la barrera d'energia. k_B és la constant de Boltzmann, T la temperatura i el seu producte és l'energia tèrmica del sistema. Per últim, τ₀ és un periodo de temps característic del material els valors típics del qual són d'entre 10^-9 i 10^-10 segons.

El temps de relaixació de Néel està en un ranc temporal molt ampli, que comprén des dels nanosegundos als anys. En ser depenent del tamany de la nanopartícula, el temps entre oscilacions és cada volta major a mida que aumenta el volum, per lo que per a partícules molt grans la provabilitat de que ocórrega una oscilació del moment magnètic és despreciable.