Premi Nobel de Química 1998 Química del laboratori a l'ordinador

1998/12/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Kimika
• Sariak

Walter Kohn: Va néixer a Viena en 1923 en una família jueva i en 1939, fugint del nazisme, va emigrar als Estats Units. Va treballar a Pittsburgh entre 1950 i 60 i en la Universitat de Califòrnia, Sant Diego, de 1960 a 1979. Ha estat director de l'Institut de Física Teòrica de Santa Barbara entre 1979 i 84 i treballa en ell, encara que té 75 anys.

El Nobel de Química d'enguany, igual que el de Física i Medicina, ha viatjat als Estats Units, però els guanyadors no són estatunidencs sinó europeus: Walter Kohn és austríac i John A. Pople britànic.

Els guardonats han estat pioners en el desenvolupament de mètodes de càlcul per a la realització d'estudis teòrics de les propietats de les molècules i dels processos químics que es produeixen entre elles, motiu pel qual la Reial Acadèmia Sueca de Ciències atorga el premi a tots dos investigadors.

XX. A principis del segle XX el desenvolupament de la física quàntica va obrir noves possibilitats per a comprendre l'estructura molecular i poder així calcular les propietats de les molècules i les seves interaccions. Però les aplicacions pràctiques encara estaven lluny, ja que era impossible utilitzar les complicades formulacions matemàtiques de la física quàntica en molècules tan complexes. Les coses comencen a canviar en la dècada de 1960, quan els ordinadors comencen a emprar-se per a resoldre equacions complexes, quan la química quàntica comença a desenvolupar-se com una nova branca de la química. Des de llavors, aquesta branca ha tingut un gran desenvolupament i ha revolucionat la química. I en aquest desenvolupament han estat fonamentals les obres de Walter Kohn i John Pople.

El treball de Walter Kohn ha estat purament teòric, establint les bases per a simplificar i simplificar el model matemàtic de descripció d'enllaços entre àtoms. Anteriorment, el càlcul convencional de les propietats de les molècules es basava en la descripció dels electrons individualment considerats, per la qual cosa els càlculs eren molt complexos. W. Kohn va demostrar que no era necessari prendre els electrons individualment, que era suficient amb conèixer la quantitat mitjana d'electrons en qualsevol punt de l'espai, és a dir, la densitat electrònica. Es va demostrar que qualsevol propietat dels àtoms i molècules és funció (més ben dit, funcional) d'aquesta densitat. Això va permetre fer un pas important per a comprendre millor per què un àtom s'uneix a un altre per a formar molècules i crear sistemes cada vegada més complexos.

L'anomenada teoria de la densitat funcional és la via que va desenvolupar i que permet estudiar molècules molt complexes, amb molts àtoms, d'una manera molt més senzilla. Gràcies a això, i des de llavors, molts investigadors han desenvolupat W. Seguint la línia oberta per Kohn, el sistema de càlcul s'ha afinat i desenvolupat, sent un dels instruments de càlcul més utilitzats actualment en la química quàntica.

John A. Pople: Va néixer en 1925 en Burnham-on-Sigui, Somerset. Es va doctorar en matemàtiques en la Universitat de Crambridge en 1951 i des de 1964 va ensenyar Física Química en la Universitat de Pittsburgh als Estats Units. Des de 1986 és catedràtic de Química de la Universitat Northwestern d'Illinois.

En la dècada de 1960 molts investigadors a Europa i els Estats Units van començar a ampliar l'ús de l'ordinador i a crear mètodes de càlcul. En aquest àmbit és necessari situar a John Pople a un nivell superior. Els seus mètodes permeten analitzar teòricament les propietats de les molècules i les seves interaccions en les reaccions químiques. Els mètodes estan basats en les lleis fonamentals de la física quàntica.

A l'ordinador se li subministren les dades bàsiques d'una determinada molècula o reacció química i l'ordinador retorna la descripció de les seves propietats o explica com es produeix aquesta reacció química. Permet predir els resultats de molts tipus d'experiments i, a més, sense complexos i costosos experiments, és possible predir, teòricament i amb gran fiabilitat, l'estructura i propietats de moltes molècules.

J. A més de desenvolupar el mètode, Pople va dissenyar una aplicació pràctica que utilitza aquest mètode, el programa d'ordinadors Gaussian, per a ser utilitzat per investigadors de tot el món. La primera versió es va publicar en 1970, i des de llavors, quan l'última ha sortit aquest mateix any, s'ha anat afinant i millorant contínuament. Programes Gaussian W a principis dels 90. Va implementar la teoria de la densitat funcional de Kohn, ampliant el camí per a poder analitzar teòricament molècules cada vegada més complexes. En l'actualitat, milers de químics utilitzen aquest programa en universitats i empreses químiques de tot el món.