El Nobel de Química 2013, para la quimica computacional

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Karplus, Levitt y Warshel - nobel quimica 2013 - triplenlace.com

El Premio Nobel de Química de 2013 ha recaído en tres científicos especializados en métodos computacionales para simular reacciones químicas, entender los procesos y visualizar estructuras realistas y detalladas de moléculas complejas. Concretamente, han recibido el galardón por “el desarrollo del modelado multiescala para sistemas químicos complejos”, es decir, por haber puesto a punto métodos que permiten abordar problemas que afectan simultáneamente a varias escalas o niveles (la de los electrones, la de los los átomos, la de las moléculas, la de las macromoléculas y otros “nanocuerpos”…).

Los tres premiados son los norteamericanos Martin Karplus (Universidad de Estrasburgo), Michael Levitt (Universidad de Stanford) y Arieh Warshel (Universidad del Sur de California), si bien curiosamente tienen doble nacionalidad: austriaca el primero, británica el segundo e israelí el tercero.

Según la Real Academia de Ciencias:

Los premiados de este año han hecho posible seguir los caminos misteriosos de la química mediante el uso de computadoras. Hoy día, la computadora es una herramienta tan importante para los químicos como el tubo de ensayo. Su uso permite un conocimiento detallado de los procesos químicos y con ellos se pueden optimizar desde catalizadores a fármacos o células solares.

El por qué de este premio

Durante más de un siglo los químicos se valieron de modelos de “palitos” y “bolitas” para figurar los enlaces y los átomos. Hoy día los químicos construyen los modelos moleculares complejos con ayuda de ordenadores, fundamentales en la mayoría de los avances de la Química actual.

Pues bien, fueron Martin Karplus, Michael Levitt y Arieh Warshel quienes en la década de los 70 sentaron las bases para los programas informáticos que se utilizan actualmente para entender y predecir los procesos químicos.

Muchas reacciones químicas transcurren a gran velocidad y son difíciles de seguir. Pero con la ayuda de los métodos computacionales que iniciaron los nuevos Nobel se pueden conocer procesos químicos tan complicados como el de la purificación de los gases de escape de un automóvil por un catalizador o la fotosíntesis de las plantas.

El trabajo de Karplus, Levitt y Warshel resultó pionero porque permitió incorporar la física cuántica a la química. Anteriormente, los químicos tenían que usar métodos clásicos (las leyes de Newton) para explicar las fuerzas interatómicas (los enlaces) o intermoleculares. En realidad, con esa aproximación se consiguieron bastantes logros, incluso con moléculas grandes. Pero estos métodos fallaban a la hora de explicar muchos mecanismos de reacción química. Resolverlos solo sería posible aplicando los principios de la cuántica, pero el inconveniente era que eso exige cálculos matemáticos muy complejos que solo los ordenadores pueden acometer en un tiempo razonable. Pero, claro está, los ordenadores no van a hacer nada si no se los programa adecuadamente para ello. Ahí está el mérito de Karplus, Levitt y Warshel.

Lógicamente, el salto no se ha hecho de una vez. Al principio, cuando los ordenadores tenían menos potencia de cálculo se combinaban los métodos clásicos (mecánica molecular) con los cuánticos, en lo que constituía una aproximación semiempírica. Por ejemplo, en las primeras simulaciones de la interacción de un fármaco con su proteína diana, los ordenadores realizaban cálculos cuánticos en la zona de interacción y clásicos en el resto de la proteína. Hoy día, sin embargo, cada vez son más capaces de aplicar métodos ab initio (es decir, “desde primeros principios”, o teóricos puros) a todo el sistema.

Hoy día, las simulaciones son tan realistas que incluso en muchas ocasiones se puede predecir el resultado de experimentos antes de haberlos hecho.

Los galardonados

  • Martin Karplus es ciudadano austriaco-estadounidense. Nació en 1930 en Viena (Austria). Se doctoró en 1953 en el Instituto de Tecnología de California. Ahora da clases en la Universidad de Estrasburgo (Francia) y también es profesor de Química emérito de la Universidad de Harvard (EE.UU.) En estas webs se puede conseguir más información sobre él: chemistry.harvard.edu/people/martin-karpluswww-isis.u-strasbg.fr/biop/start.

 

  • Michael Levitt nació en 1947 en Pretoria (Sudáfrica), pero es británico-estadounidense. Se doctoró en 1971 en la Universidad de Cambridge (Reino Unido). Es profesor de investigación en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford(EE.UU). Aquí se puede saber más de él: med.stanford.edu/profiles/Michael_Levitt.

 

  • Arieh Warshel es norteamericano-israelí. Nació en 1940 en Sde-Nahum (Israel). Se doctoró en 1969  en el Instituto de Ciencia Weizmann, de  Rehovot (Israel). Ahora es profesor de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles, En esta web hay más información sobre él: chem.usc.edu/faculty/Warshel.html

2 Respuestas a "El Nobel de Química 2013, para la quimica computacional"

  1. Jorge G.   10 - Octubre - 2013 at 11:12

    Un premio muy merecido. En estas fechas en las que solo se habla de Peter Higgs y su famoso bosón, esta bien que se recuerde un trabajo tan importante como los modelos de simulación de reacciones químicas, imprescindibles hoy en día en lo que a experimentación se refiere. Mis mas sinceros agradecimientos a estos tres científicos sobresalientes.

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  2. Juanjo   29 - Octubre - 2013 at 10:23

    Parece ser que seguimos aceptando también la idea de que una imagen vale más que mil palabras.
    Enhorabuena.
    Las “cajas tontas” sólo son eso, pero la imaginación vuelve a valer más que mil palabras.

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