Procedimento para a caracterização quantitativa de minerais superparamagnéticos no magnetismo ambiental

Minerais magnéticos na escala ultrafina fornecem registros de sistemas naturais e antropogênicos de interesse na caracterização da poluição do ar, no entendimento do ciclo do ferro em ambientes anaeróbicos e em processos pedogênicos e paleocliméticos. Essa fração é produzida sob condições especificas e pode ser reconhecida por seu comportamento superparamagnético (SP) característico. Diversos indicadores foram propostos para se reconhecer a contribuição SP, a partir da dependência da susceptibilidade magnética com a frequência (“efeito frequência”), ou decaimento da magnetização no tempo após a remoção de um campo externo. Nessa pesquisa de mestrado é apresentado um procedimento quantitativo para a determinação da concentração e do momento de dipolo de partículas com comportamento SP. O método desenvolvido - SPCDM (Superparamagnetic Concentration and Dipole Moment) -  é  adequado para portadores magnéticos com comportamento SP com decaimento rápido da magnetização (<1s), tal como esperado para minerais com tamanho muito abaixo (alguns nanômetros) daquele que garante magnetização estável, os quais não são capturados na janela de 100s normalmente usadas em estudos da fração ultrafina. O procedimento SPCDM vem acompanhado de um protocolo de aquisiçãoo de dados objetivando isolar a resposta SP de efeitos paramagnéticos e de aquisições de IRM, como esperado em amostras de mineralogia mista. Os dados assim obtidos são interpretados com técnicas de inversão de dados tendo como base o modelo de Néel para o superparamagnetismo, obtendo os parâmetros desse modelo, a partir do quais a concentração e diâmetro do grão podem ser estimados. Testes com nanopartículas de magnetitas sintéticas do momento de dipolo foram consistentes com dados publicados e invariantes com a concentração em massa das amostras; as estimativas de concentração são correlacionadas (R2=0,96) com a concentração verdadeira. Para pigmentos sintéticos, as estimativas do momento de dipolo sugerem contaminação por magnetita, corroborando resultados com medidas termomagnéticas. Para as amostras de material particulado, foi estimado um diâmetro médio (3-4nm) muito menor do que o habitualmente esperado em poluentes do ar.