Chimica, il Nobel alle simulazioni al computer

“Per lo sviluppo di modelli multiscala per modelli chimici complessi”. Questa la motivazione con cui Martin Karplus dell’Université de Strasbourg e della Harvard University, Michael Levitt della University of Standford, Arieh Warshel della University of Southern California vincono il premio Nobel per la Chimica 2013. Un lavoro il loro, scrive l’organizzazione dei Nobel su Twitter, che “ha gettato le basi per i potenti programmi utilizzati per comprendere e prevedere i processi chimici”.  

In pratica viene premiata la chimica in silico, i modelli computazionali che hanno permesso di rivoluzionare l’approccio alla disciplina, studiando al pc le reazioni chimiche e rendendo quindi possibile rinnovare tanto i processi sperimentali impiegati nella sintesi di nuovi farmaci tanto nella progettazione di celle solari. Quello che è stato riconosciuto oggi a Stoccolma con l’assegnazione del Nobel è la possibilità data da Karplus, Warshel e Levitt ai chimici di tutto il mondo di isolare e studiare “ogni piccolo passo nei processi chimici complessi che sono invisibili a occhio nudo”, e che avvengono in tempi brevissimi.

Nei laboratori chimici di oggi infatti la pratica sperimentale sui banchi è tanto importante quanto quella al computer, fatta di modelli e simulazioni, che permettono di immortalare il comportamento di ogni singolo atomo ed elettrone nelle diverse fasi delle reazioni chimiche. In questo modo i due approcci si completano e si migliorano l’un l’altro.

In quest’ottica il lavoro di Karplus, Warshel e Levitt ha svolto un ruolo fondamentale perché ha permesso di unire nei modelli computazionali molecolari i principi e i punti di forza della fisica classica e quella della fisica quantistica, superandone i limiti individuali. La fisica classica infatti permetteva di modellare grandi molecole e di condurre calcoli semplici, senza però consentire di simulare reazioni chimiche come la fisica quantistica. Quest’ultima però richiedeva grandi capacità di calcolo per elaborare il comportamento di ogni singolo elettrone e di ogni singolo nucleo atomico, ed eseguibile quindi solo per piccole molecole, riferiscono dalla Royal Swedish Academy of Sciences.

Gli studi e il lavoro di Karplus, Warshel e Levitt hanno permesso ai due mondi di convivere. “Per esempio, in simulazioni su come un farmaco si accoppia alla sua proteina target nel corpo, il computer esegue calcoli di teoria quantistica per gli atomi che interagiscono con il farmaco. Il resto della grande proteina è simulato utilizzando la meno dispendiosa fisica classica”.

Via: Wired.it

Credits immagine: Enzymlogic/Flickr