Átomos de positrônio em meios condensados

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Martins, Leonardo Bin
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: computational simulations; positron; pósitron; positrônio; positronium; simulações computacionais
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-25062025-083342/

Neste trabalho, estudamos numericamente a solvatação do átomo de positrônio (Ps) em líquidos orgânicos. O Ps é um átomo formado por um elétron e sua antipartícula, o pósitron. Devido ao fenômeno da aniquilação de pares, esse átomo exótico possui um tempo de vida finito, o qual pode sofrer alterações dependendo do meio onde ele se encontra. Essa propriedade da aniquilação do Ps possibilita várias aplicações interessantes em muitas áreas da ciência e tecnologia, desde a física (fundamental e aplicada) até a engenharia, a biologia e a medicina. Devido a essas várias aplicações, há um grande interesse no estudo da interação do Ps com a matéria. Tendo isso em vista, o principal objetivo deste trabalho é contribuir para a construção de um protocolo que permita estudar, através de simulações computacionais, o átomo de positrônio em meios condensados quimicamente complexos. Para isso, estendemos para outros solventes um procedimento desenvolvido em nosso grupo de pesquisa para estudar o positrônio solvatado em água. Três líquidos foram considerados aqui: o metanol, o etanol e a acetonitrila. O protocolo adotado por nós para realizar as simulações computacionais do Ps solvatado em um meio utiliza o chamado método QM/MM sequencial, que consiste em realizar primeiro simulações clássicas do sistema utilizando um método de mecânica molecular, obtendo assim várias configurações possíveis do sistema, e então aplicar métodos que envolvem mecânica quântica a essas configurações, computando propriedades de interesse físico, como energias de ligação e os tempos de vida do positrônio no meio. Esses tempos de vida possuem medidas experimentais disponíveis na literatura, o que permitiu fazer comparações e testar nosso modelo. Para as simulações clássicas, optamos por utilizar o método de Monte Carlo. Esse método requer a construção de um campo de força para o positrônio solvatado, o qual pode variar de solvente para solvente. Para tal, adotamos um modelo onde a interação repulsiva do Ps com o meio é considerada como sendo devida principalmente à repulsão de Pauli entre o elétron do positrônio com os demais elétrons das moléculas ao seu redor, e o campo de força do Ps foi construído se baseando no campo de força de um elétron solvatado. Assim, uma parte considerável deste trabalho foi dedicada a estudar também o elétron solvatado nos líquidos citados acima.