Нобелівську премію з хімії 2013 року присудили за «розробку багатомасштабних моделей для складних хімічних систем».
Лауреатами стали Мартін Карплюс (Martin Karplus, Страсбурзький університет і Гарвардський університет, Франція - США), Майкл Левітт (Michael Levitt, Стенфордський університет, США) і Арі Воршел (Arieh Warshel, Університет Південної Каліфорнії, США). Ще в 1970-х роках вони заклали основу для потужних комп'ютерних програм, за допомогою яких хіміки змогли моделювати, вивчати і навіть прогнозувати протікання багатьох складних хімічних процесів. Серед таких процесів - фотосинтез у зелених рослинах, каталітичне очищення вихлопних газів двигуна, взаємодія ліків з молекулами тих чи інших білків (білків-мішеней) в організмі. Хімічні
реакції протікають блискавично. За частки мілісекунд електрони «перестрибують» від одного атомного ядра до іншого, що практично неможливо спостерігати в експерименті. Лауреати Нобелівської премії з хімії 2013 року розробили методи, що дозволили вивчити ці приховані від ока експериментатора процеси.
Революційність роботи нобелівських лауреатів полягає в тому, що вони змогли пов'язати воєдино ньютонівську класичну механіку (описує макрооб'єкти) з квантовою фізикою. Раніше хіміки, вивчаючи реакції, повинні були робити вибір, методами якої з цих двох наук їм оперувати. Перевага класичної фізики - в простоті розрахунків, також з її допомогою можна описувати великі молекули - макромолекули. Однак вона не годиться для моделювання хімічних реакцій - тут вже необхідно брати на озброєння квантову фізику. Однак квантово-хімічні розрахунки вкрай складні і вимагають дуже потужних комп'ютерів, через що виконуються лише для невеликих молекул.
Мартін Карплюс, Майкл Левіт і Арі Воршел розробили (обчислювальні) методи, в яких використовуються і класична, і квантова фізика. Тепер, моделюючи, наприклад, взаємодію лікарської молекули з білком-мішенню в організмі, комп'ютер виконує квантово-хімічні розрахунки тільки для тих атомів в молекулі білка, які безпосередньо взаємодіють з молекулою ліків. Решта великої білкової молекули описується методами класичної фізики.
Сьогодні комп'ютер став найважливішим інструментом у роботі хіміків поряд з експериментальними установками. Виконуване за його допомогою моделювання процесів настільки точно, що воно дозволяє прогнозувати результат реального експерименту. Нобелівський комітет так і назвав свій прес-реліз: «Комп'ютер - ваш Вергілій у світі атомів», тобто, просто - чарівник.
За інформацією Нобелівського Фото
Wikimedia Commons