XIX. mendean topatutako zenbait fenomeno, hala nola gorputz beltzaren erradiazioa edo espektro atomikoak, ezin zituen azaldu Newtonen legeen eta Maxwellen elektromagnetismoaren legeen arabera eratutako mekanika klasikoak. Horren harira, gaur egun mekanika kuantiko gisa ezagutzen duguna osatzeari ekin zioten. Prozesu hartan, mugarri garrantzitsu batzuk ezarri ziren. Haietako lehenengoa izan zen Max Planckek 1900. urtean adieraztea erradiazio elektromagnetikoaren energia kuantizaturik zegoela; hau da, uhin-luzera edo frekuentzia jakin bateko erradiazioaren energiak ezin zuela edozein balio hartu, eta E=hν-ren (h Plancken konstantea eta ν frekuentzia izanik) multiploa izan behar zuela.
Horren ostean, 1905ean, Albert Einsteinek efektu fotoelektrikoa azaldu zuen; hots, adierazi zuen zenbait metaletan erradiazio elektromagnetikoak elektroi batzuk askatzea eragin zezakeela, eta, halaber, erradiazio elektromagnetikoa fotoiz osatua zegoela, eta argiak materia erasotzen zuenean elektroi bakoitza, fotoi baten energia hartuta, metalaren egituratik atera zitekeela, baldin eta energia hori balio batetik gorakoa bazen.
Bukatzeko, Louis De Brogliek, 1923an, uhin-korpuskulu izaera bikoitzaren printzipioa ezarri zuen. Printzipio horren arabera, elektroiek eta bestelako atomo mailako egiturek aldi berean uhin eta korpuskulu izaera zuten, eta uhin-luzera m·v momentu linealaren araberakoa zen:
λ=h/mv
Izaera bikoitz horrek ahalbidetzen zuen haietan gertatzen ziren fenomeno guztiak azaltzea. Esate baterako, elektroi-hari batek, zirrikitu batetik pasatzean, erradiazioaren moduko difrakzio-patroiak ematen zituen.
Printzipio horiek kontuan izanik, 1925ean, Werner Heisenbergek eta Erwin Schrödingerrek, bakoitzak bere aldetik, Mekanika matrizial eta Uhinen Mekanika gisa ezagutzen direnak formulatu zituzten. Aldi batez elkarren lehian ere aritu ziren, nork berea defendatu eta besteak egin zuenari balioa kendu nahirik. 1926an, ordea, Erwin Schrödingerrek berak frogatu zuen bi adierazpenak bateragarriak zirela.
Bukatzeko, 1928an, Paul Diracek mekanika kuantikoa eta erlatibitatearen teoria elkartu zituen, eta, hala, lekua egin zion spin magnitudeari.
Kimika kuantikoaren sorrera
Esan daiteke kimika kuantikoa bera dela mekanika kuantikoaren ondorio edo aplikazio nagusietako bat. Izan ere, Schrodingerren ekuazioa ebatziz sistema kimiko baten bilakaera azter daiteke, laborategi batean sartu gabe. Eta horrek aukera ematen du oraindik sintetizatu ez diren egiturak aztertzeko edo laborategian lortu ezin diren eta muturreko kondizioetan gertatzen diren fenomenoak aztertzeko. Ekuazio hori, ordea, elektroi bakarreko sistemetarako soilik ebatz daiteke analitikoki. Gainerako kasuetarako, era askotako hurbilketak garatu dira.
Zentzu horretan, kimika kuantikoaren barruan mugarri garrantzitsua izan zen Dentsitatearen Funtzionalaren Teoria (DFT). 1965ean Kohn eta Shamek eman zuten garapenaren bitartez, sistema osoaren energia elektroi-dentsitatearen funtzional gisa adierazten da, eta, beraz, aski da elektroi guztien koordenatuak jakin beharrean (3N aldagai) elektroi-dentsitatea (hiru aldagairen arabera) jakitea. Kontua da ez dakigula nolakoa den dentsitatearen funtzional horren forma zehatza, eta, gaur egun, funtzional ezberdin bat erabiltzen da sistema-mota bakoitzerako.
Adimen artifiziala lagun
Kimika kuantikoaren arazoetako bat da kostu konputazional handia duela. Azken batean, mekanika kuantikoaren ekuazioak ebazten direnean, beharrezkoa da atomoen elektroiak esplizituki kontuan hartzea. Zentzu horretan, gaur egun, ikasketa automatizatuaren bitartez, posible da DFTren antzeko zehaztasuna daukaten indar-eremuak lortzea. Horrek asko laguntzen du egitura solidoen sistema periodikoen azterketan, superzelda handiagoen azterketa ahalbidetzeaz gain dinamika molekularretan askoz denbora-tarte luzeagoak simulatu ahalko bailirateke.
Funtsean, uste da era horretan mekanika klasikoaren kostu konputazionalarekin mekanika kuantikoak adinako zehaztasuneko emaitzak lor daitezkeela.
-> Zientzia modernoaren oinarrizko zutabea
Lakuntza Irigoien, Oier
CIC Energiguneko ikertzailea
