Chémiu vedci spojili so svetom počítačov

Zobrali chémiu do rodiacej sa kyberéry. A nositelia tohtoročnej Nobelovej ceny za chémiu navrhli modely, ktoré spájali dovtedy nespojiteľné.

(Zdroj: ILUSTRAČNÉ - WIKIMEDIA)

ŠTOKHOLM, BRATISLAVA. Sú to dva odlišné prístupy. Ten prvý, vychádzajúci z klasickej fyziky Isaaca Newtona, nie je príliš zložitý. Ak sa v ňom rozhodnete rátať, výpočty nebudú príliš komplikované a môžete sa takto pozrieť aj na naozaj veľké molekuly. Problémom je, že tieto molekuly musia byť úplne statické, zabudnite na reakcie medzi rôznymi látkami.

Druhý spôsob je komplikovanejší. Ponoríte sa do sveta kvantovej fyziky, do sveta lietajúcich elektrónov a atómových jadier - a budete mať pred sebou naozaj zložité výpočty. Dokonca také zložité, že na ne budete potrebovať výkonné superpočítače.

Potom však prišla trojica chemikov programátorov a oba prístupy spojila. Vďaka práci Martina Karplusa, Michaela Levitta a Arieha Warshela dnes počítače dokážu krok za krokom vytvoriť virtuálne chemické reakcie a sledovať, čo sa v nich deje. Vedci za to dostali tohtoročnú Nobelovu cenu za chémiu.

Počítače a modely

Fatky
Počítačové modely:

Klasické: opisujú veľké molekuly, rátajú sa ľahko, nedokážu však simulovať chemické reakcie.

Kvantové: sú zložité, rátajú sa ťažko a pomaly, simulovať vedia len malé molekuly. Dokážu však opísať prebiehajúce reakcie.

Kedysi mohla práca chemikov vyzerať romanticky. Ak si odmyslíme toxické prostredie a rôzne riziká vrátane explózií, stáli v laboratóriách a miešali látky. A predvídali, čo zostane ako výsledok.

Problémom je, že chemické reakcie v skutočnosti prebiehajú extrémne rýchlo, vlastne až rýchlosťou svetla. Medzi atómami preskakujú elektróny a klasická chémia či fyzika už na ich opisy nestačia.

Ak chcete skutočne porozumieť chémii, musíte sa vybrať až do sveta najmenšej fyziky. Až potom nasleduje hranie sa so skúmavkami. Vedci jednoducho potrebovali vykročiť do kvantového sveta a zároveň využiť nový výmysel inžinierov - počítače.

„Kedysi vedci vytvárali modely z plastových paličiek a guľôčok,“ píše vo svojom stanovisku švédska Kráľovská akadémia vied. „Dnes všetko toto modelovanie zvládnu práve počítače.“

Martin Karplus bol už v sedemdesiatych rokoch uznávaný vedec a vytváral prvé modely, ktoré pracovali s kvantovou fyzikou.

Do jeho laboratória na Harvardovej univerzite však prišiel mladý študent Arieh Warshel, ktorý už mal za sebou prácu na tradičných modeloch. Spolu s Michaelom Levittom vytvorili program, ktorý vychádzal z klasickej fyziky a zvládol opísať aj veľké molekuly.

Vedci sa rozhodli, že svoje prístupy spoja, až napokon vznikol nástroj, v ktorom časť výpočtov stála na kvantovej fyzike a menej zaujímavé kúsky rátal klasicky.

Karplus s Warshelom a neskôr Warshel s Levittom tieto nástroje postupne zlepšovali. Chceli sa pozrieť aj na enzýmy, ktoré prakticky riadia chémiu v našich telách. Výsledkom boli šikovné počítačové modely, ktorých myšlienky používame dodnes.

„Vyvinuli sme nástroje, ktoré nám ukázali, ako veci naozaj fungujú,“ vysvetlil nový nositeľ Nobelovej ceny Arieh Warshel. „Mohli sme sa pozerať, ako sa to celé deje. A na to potrebujete počítače. Vďaka tomu môžete vytvárať lieky alebo, ako v mojom prípade, jednoducho zo zvedavosti.“

Určiť smer

Od čias dávnych alchymistov sa chémia výrazne zmenila. Dnes väčšina práce, hľadania nových zaujímavých látok prebieha na výkonných počítačoch a vďaka softvérovým simuláciám.

Teoretici narazia na zaujímavé vlastnosti a experimentátori už potom vedia, čo by mali zhruba robiť. Prípadne im teoretici predpovedia rovno výsledky pokusov.

Pochopiť a predvídať takéto procesy a dokázať ich nasimulovať vo virtuálnom kybersvete pomohli práve tohtoroční nositelia poslednej prírodovednej nobelovky.

Chcete dostať upozornenie na najnovší článok tohto autora?
Objednajte si notifikáciu priamo na váš e-mail.
Odoberať autora na email

Najčítanejšie na SME Tech

Inzercia - Tlačové správy

  1. Kupujete alebo predávate byt? Týchto 5 vecí si skontrolujte!
  2. Boli ste v Novembri 89 na námestí? Patrí vám verejná vďaka!
  3. Spoločenská zodpovednosť je súčasťou podnikania
  4. Hodnotenie profesionála: Dovolenka na Seycheloch
  5. Ľudia si už neuvedomujú, že ich svet nekončí na vlastnom prahu
  6. Televízor s 8K rozlíšením je realitou. Kúpiť či čakať?
  7. Psychológ varuje rodičov: Nesnažte sa byť dokonalými
  8. EY Podnikateľ roka: hľadáme slovenské príbehy!
  9. Platíte si poistenie domova zbytočne?
  10. Volkswagen T-Cross má z každého niečo
  1. Boli ste v Novembri 89 na námestí? Patrí vám verejná vďaka!
  2. 4 mýty o minerálnej vlne, ktorým by ste nemali veriť
  3. Stavebná fakulta STU na dňoch kariérneho poradenstva
  4. XXIII. Seminár I. Poliačka – Rozvoj cestnej infraštruktúry
  5. Spoločenská zodpovednosť je súčasťou podnikania
  6. Hodnotenie profesionála: Dovolenka na Seycheloch
  7. Sieť prevádzok Stop Shop obchodov má už 80 pobočiek
  8. Rozdiel medzi Dič a Ič dph
  9. Ekonomická diplomacia Indonézie
  10. Ako si vieme zabezpečiť štedrý a spokojný dôchodok?
  1. Dvaja Slováci dokázali zázrak. Ich listy chcú po celom svete 34 227
  2. Kde robia v Bratislave najlepšiu kávu? Vybrali sme 6 kaviarní 26 465
  3. Platíte si poistenie domova zbytočne? 18 684
  4. First moment na leto 2019 je tu: 13 letovísk s výraznými zľavami 14 227
  5. Kupujete alebo predávate byt? Týchto 5 vecí si skontrolujte! 7 952
  6. Hodnotenie profesionála: Dovolenka na Seycheloch 6 367
  7. Hidradenitída - kožná choroba, o ktorej sa nehovorí 5 772
  8. Objavte silu Q10 a zredukujte vrásky počas 4 týždňov 3 652
  9. Neukladajte si nič, čo vás môže ohroziť. Ako zabezpečiť telefón? 3 488
  10. Volkswagen T-Cross má z každého niečo 3 139

Téma: Nobelove ceny


Článok je zaradený aj do ďalších tém Nobelova cena za mier

Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Danko podľa Bugára nepochopil výzvu, odvolanie asi nepodporia

Bugárova výzva členov SNS popudila. Čo ňou chcel povedať, nespresnil.

Neprehliadnite tiež

Podcast Klik

Klik: Radíme, ako vybrať techniku pod stromček

Ako rozmýšľať pri výbere mobilu či televízora a na čo si dať pozor.

OBJEKTÍV

Dvoch potápačov prekvapil obrovský tvor, vyzerá ako morský červ

Ohnivky sú zložené zo stoviek tvorov.