Amaia Portugal / 2013-10-10 / 489 hitz
Martin Karplusek, Michael Levittek eta Arieh Warshelek jasoko dute aurtengo Kimikako Nobelaren garaikurra.
Urrats handiak egin dituzte sistema kimiko konplexuak ordenagailuz ikertu ahal izateko.
Normalean kimika esperimentalari oihartzun handiagoa ematen bazaio ere, oraingoan esperimentu horiei bidea erraztu dien lan teoriko bat saritu du Nobelen epaimahaiak. Martin Karplusek, Michael Levittek eta Arieh Warshelek jasoko dute Kimikaren alorreko garaikurra, «sistema kimiko konplexuetarako eskala anitzeko ereduak garatzeagatik». Bestela esanda, haien ekarpena ezinbestekoa izan da esperimentu askoren ordenagailu bidezko simulazioak errealistak izan daitezen.
Adibidez, fotosintesiaren simulazio bat egin nahi bada, eta hori errealista izango bada, oso desberdinak diren bi munduk egin behar dute bat ordenagailuan. Isaac Newtonek irudikatu zuen fisika klasikoa eta eskala atomikoan gertatzen den fisika kuantikoa dira bi mundu horiek. Lotura hori lortu izana, meritu hori aitortu diete hiru Nobel saridunoi.
Sven Lidin epaimahaiburuak azaldu bezala, «fisika kuantikoak aukera ematen digu erreakzio kimikoak xehetasun handiz aztertzeko, baina metodo horrek konputazio potentzia handiaren beharra du; egun ez dago sistema konplexu handiekin halakorik baliatzerik. Fisika klasikoa, berriz, erraza da maneiatzen, eta sistema handiak simulatzeko baliatzen da, baina arazo bat dago: ez dago lotura kimikoen sorrera eta haustura (erreakzio kimikoak) simulatzerik». Nolabait, fisika klasikoak eta kuantikoak elkarri «bostekoa» ematea lortu da, eta lorpen horren oinarrian dago hiru saridunok 1970eko hamarkadan egin zuten lan teorikoa.
Hain zuzen ere, fisika kuantikoa ahalik eta zatirik txikienean kontzentratzea eta beste guztia fisika klasikoaren bitartez simulatzea da gakoa. Hala egiten da gaur egun laborategietako ordenagailuetan: sistema kimiko baten ahalik eta simulazio errealistena lortu, potentzia konputazionalak ahalbidetzen duen heinean.
Horren adibide garbia dira, esaterako, farmakologian ordenagailuetan egiten dituzten simulazioak. Botika batek gorputzeko proteina bat du helburu, eta proteina horri nola lotzen zaion simulatzeko, ordenagailuak kalkulu kuantiko batzuk egiten ditu. Baina proteina horretako atomo gutxi batzuek besterik ez dute izango interakziorik botikarekin, eta horiei bakarrik aplikatzen zaie fisika kuantikoa. Proteinaren beste zati guztien simulazioa fisika klasikoaren arauei jarraiki egingo du ordenagailuak.
Simulazio errealistagoak
Angel Rubio EHUko Materia Kondentsatuaren Fisikako katedradunak eta Materialen Fisika Zentroko ikertzaileak ondo ezagutzen du Karplus, Levitt eta Warshelen ekarpena. Berak zuzentzen duen Nano-Bio Spectroscopy ikerketa taldeak egiten dituen simulazioek erakusten dute.
«Puntu askotan gure lanak badu zerikusia haienarekin, batez ere, fotosintesi artifizialaren inguruan egiten ari garen gauza batzuei dagokienez. Sistema konplexuak simulatzeko ateak zabaldu dizkigute; modu errealistagoan, ingurunearen parametroak kontuan hartuz», dio Rubiok. Hain zuzen ere, eskala anitzeko eredua dela esaten da, aukera ematen duelako zati bakoitza zer neurriren arabera simulatu nahi den erabakitzeko, «eskala atomikotik makroskopikora».
Eredua ez da perfektua, ez baitago mundu kuantikoa nahi bezain zabal irudikatzerik. Baina duela hamarkada gutxi imajinatzen zaila zen zehaztasun maila eskaintzen du, Rubiok dioenez. Gainera, askotariko ikertzaileentzat da erabilgarria: «Ikerketa talde askok erabiltzen dituzten simulazio tekniketan integratu dute. Oinarrizko zientzian, aplikatuan eta industrian».
Horrek ez du esan nahi ikertzaileek esperimentuak laborategian egiteari utzi diotenik, noski. «Simulazioaren bidez ez dugu problema baten irtenbide zehatza lortuko, baina ahalik eta gehien gerturatzea da kontua. Balizko 10.000 esperimentu izan beharrean, hamar esperimentu egitearekin aski izatea, iragarri duguna zuzena dela egiaztatzeko», adierazi du Rubiok.