Нобелова награда за химия 2013

През 2013 трима изследователи поделят Нобеловата награда за химия - Мартин Карплус, Майкъл Левит и Ари Уаршел. Тяхната основна заслуга е, че през 70те години на миналия век полагат основите на създаването на мощни компютърни програми за симулация на химически реакции. Работата на тримата изследователи позволява да се разберат и предвидят множество взаимодействия като се изучава протичането им на молекулно ниво, с помощта на компютри. С това Карплус, Леви и Уаршел допринасят за напредъка не само на химията, но и на индустрията, медицината, екологията, биологията и др. Благодарение на вдъхновените от тяхната работа компютърни програми са създадени съвременните катализатори, които пречистват изгорелите газове от колите, разкрити са основите на фотосинтезата в зелените растения, създават се дизайнерски лекарства и др.

Химическите реакции в природата в повечето случаи протичат изключително бързо в невидимия за нас свят на атомите и молекулите. Поради това, точните механизми на взаимодействията между различни вещества остават скрити за нас. Именно тук в услуга на хората идват компютрите и програмите за симулация. Днес учените могат да извършват бързо, лесно и евтино сложни експерименти седнали пред своите монитор. Всъщност, експериментите in silico се превръщат в норма в много области на човешката дейност.

Постижението на Карплус, Левит и Уаршел е, че успяват да съчетаят законите на нютоновата физика, която обяснява поведението на макро обектите със законите на квантовата физика. Дълго време класическата химия се опитва да обясни химическите взаимодействия използвайки законите на класическата механика, които за съжаление не са в състояние да опишат точно микросветът на протоните и електроните. По-подходящи за това биха били законите на квантовата механика. Прилагането на квантово механичните представи за изясняване на основите на химичните реакции обаче изисква провеждането на много сложни изчисления и съответно използването на изключително мощни компютри с каквито не разполагаме. Заслугата на тримата нобелисти е, че успяват да вземат най-доброто от двата модела и да ги съчетаят за създаването на достатъчно надеждни молекулни модели, които в същото време не изискват прекалено сложни математически изчисления. Карплус, Левит и Уаршел използват квантово механични изчисления за да оценят поведението на атомите, които пряко участват във взаимодействието и законите на класическата механика за атомите, които са отдалечени от мястото на контакт. Това позволява създаването на относително бързи компютърни програми, които могат да пресъздадат много точно етапите на една релана химическа реакция.

Мартин Карплус е роден през 1930 г. във Виена, Австрия. В момента работи в университетите в Страсбург, Франция и Харвард, САЩ.

Майкъл Левит е роден през 1947 г. в Претория, Южна Африка. Понастоящем работи в университета Станфорд, САЩ.

Ари Уаршел е роден в кибуца Сде Нахум, Израел. Работи в научния институт Вайцман, Израел и университета на Южна Калифорния, САЩ.