Нобелівську премію з хімії віддали розробникам комп’ютерних моделей хімічних процесів

Нагороду присудили "за розвиток багатомасштабної моделі для складних хімічних елементів".

Про це у середу повідомив Нобелівський Комітет та Каролінський Інститут.

Так, нобелівську премію цього року отримають професори Мартін Карплусс з університету Страсбурга, професор Майкл Леввіт (Стенфордський медичний університет) та Арієх Воршелл (Університет південної Каліфорнії).

Для створення моделей молекул, хіміки завжди використовували пластикові кульки і палички. Сьогодні ж, моделювання проводиться у комп'ютерах. У 1970-х роках, Мартін Карплус, Майкл Левітт і Ар'є Вершел створили основу для потужних програм, які використовуються, щоб зрозуміти і передбачити хімічні процеси.

Комп'ютерні моделі, що віддзеркалюють реальне житті, мають найбільш важливе значення із усіх досягнень в хімії на сьогоднішній день.

Хімічні реакції відбуваються з блискавичною швидкістю. За долі частки мілісекунди, електрони переходять від одного атомного ядра до іншого. Класична хімія ледве встигала і було практично неможливо відслідкувати кожен невеликий крок в хімічному процесі.

За допомогою методів, які нині удостоєні Нобелівської премії з хімії, вчені "навчили" комп'ютери виявляти такі хімічні процеси, як фотосинтез у зелених листках.

Їхня робота також принципово нова у тому, що вони навчилися паралельно використовувати фізичну теорію Ньютона поряд із принципово іншою квантовою фізикою.

Раніше хімікам доводилося обирати, чи використовувати одне чи інше. Сила класичної фізики була у тому, що розрахунки були прості і суспензію можна було використовувати для моделювання дійсно великих молекул.

Її слабке місце – вона не пропонувала жодного способу для моделювання хімічних реакцій і хіміки мали звертатися до квантової фізики. Утім, такі розрахунки потребували величезних обчислювальних потужностей і тому могли використовуватися лише для малих молекул.

Цьогорічні нобелівські лауреати із хімії взяли найкраще з обох методів та розробили способи, які використовують як класичну, так і квантову фізику.

Наприклад, при моделюванні того, як препарат контактує з білком-мішенню в організмі, комп'ютер виконує квантові теоретичні розрахунки на цих атомах в білку-мішені, які взаємодіють з препаратами.