Solvation of positronium atoms

Nas últimas décadas o interesse na física e na química dos sistemas positrônicos têm sido cada vez maior. O avanço nas técnicas de produção e manipulação de pósitrons permitiu importantes resultados experimentais no estudo de átomos de positrônio (Ps) em baixas energias, e simulações dos traços positrônicos em água sugerem a ocorrência de estados de equilíbrio termodinâmico do Ps solvatado em água. Neste trabalho desenvolvemos um campo de força para a interação Ps-água, que permite a realização de simulações de Monte Carlo do Ps solvatado em equilíbrio termodinâmico. O campo de força foi construdo a partir de cálculos precisos para o coeficiente de dispersão da interação Ps-O, e também de modelos para a determinação desses coeficientes. Através deste campo de força realizamos simulações de Monte Carlo determinando propriedades termodinâmicas e estruturais do líquido. As configurações estatisticamente descorrelacionadas, representativas do ensemble NpT, foram geradas a partir das simulações de Monte Carlo. Posteriormente, realizamos cálculos quânticos para as configurações do líquido utilizando o método Any Particle Molecular Orbital. Os cálculos concentraram-se nas energias dos orbitais eletrônicos e positrônicos, simplesmente ocupados, as quais permitem estimativas das energias de ionização vertical do átomo de positrônio hidratado.In the last decades the interest in the physics and chemistry of positronic systems has increased. The advance in the techniques of production and manipulation of positrons has allowed important experimental results in the research on positronium (Ps) atoms at low energies, and simulations of positron slowing down in water suggests the occurrence of thermalized solvated Ps atoms along the positron tracks. We developed a force field for Ps-water interactions, which allows for Monte Carlo simulations of the solvated Ps at thermodynamical equilibrium. The force field was built from precise calculations for the dispersion coefficient of the Ps-O interaction, and also models for determining these coefficients. Through this force field we perform Monte Carlo simulations determining thermodynamic and structural properties of the liquid. Statistically uncorrelated Ps-solvent configurations, representative of the NpT ensemble, were generated from the MC simulations. Subsequently, we performed quantum mechanical calculations for the Ps-solvent configurations employing the APMO method. The calculations focused on the energies of the electronic and positronic singly occupied orbitals, which allow for estimates of the vertical detachment energies of the hydrated Ps atom