Reações positrônicas em solução - Rocha, Mateus Bergami (2024)
Pósitrons e átomos de positrônio são conhecidos por serem excelentes sondas em nanoescala amplamente utilizadas em ciência de materiais e na medicina. Essas aplicações tecnológicas envolvendo pósitrons exploram os diferentes mecanismos de aniquilação desta partícula em matéria condensada de maneira geral. Em líquidos, a injeção de pósitrons desencadeia diversos processos ao longo da termalização dos mesmos resultando em reações positrônicas como a formação de átomos de positrônio, aniquilação pick-off, aniquilação direta com moléculas do meio, auto-aniquilação, conversão de spin entre outras. Neste trabalho, estamos interessados no estudo teórico da aniquilação pick-off de átomos de positrônio em líquidos, assim como na interação do pósitron com biomoléculas em solução. O estudo de átomos de positrônio (Ps) solvatados resultou em um protocolo QM/MM para a solvatação destes átomos. A descrição da interação Ps-solvente foi possível através da definição de um campo de força para o Ps, que permitiu a realização de simulações clássicas de Monte Carlo do sistema. A estrutura do líquido e as propriedades termodinâmicas obtidas nestas simulações indicaram um comportamento hidrofóbico do Ps, análogo ao observado na solvatação de gases nobres. As configurações do líquido geradas nestas simulações possibilitaram a realização de cálculos quânticos com a metodologia Any Particle Molecular Orbital. Com isso, determinamos as energias de ionização vertical do Ps em diferentes níveis de cálculo, e encontramos os tempos de vida do mesmo a partir das contribuições dos orbitais eletrônicos ocupados. Em paralelo ao estudo do Ps em líquidos, investigamos a formação de moléculas positrônicas em solução, ou seja, estados ligados pósitron-molécula em meio biológico. A interação de pósitrons com biomoléculas tem atraído interesse tanto do ponto de vista de processos fundamentais, quanto em aplicações médicas para a terapia do câncer. Os resultados deste trabalho apontam para uma forte competição entre o pósitron e o solvente pela interação com os sítios positivamente carregados das biomoléculas, com os quais o solvente forma ligações de hidrogênio inibindo a formação de moléculas positrônicas em solução.