TiaSang
Thứ 7, Ngày 24 tháng 8 năm 2019
Tin tức sự kiện

Nobel Hóa học: Đưa các thí nghiệm hóa học vào thế giới mạng

10/10/2013 11:24 -

Giải Nobel Hóa học năm 2013 được trao cho ba nhà hóa học phân tử Mỹ là Martin Karplus, Michael Levitt và Arieh Warshel với lý do đã đưa các thí nghiệm hóa học vào thế giới mạng máy tính; kết hợp vật lý cổ điển với vật lý lượng tử để thiết kế được các mô hình hệ thống hóa học phức tạp đa kích cỡ, chuyển các thí nghiệm hóa học truyền thống vào thế giới mạng.

Trong quá khứ, các nhà hóa học từng dùng những quả cầu nhựa và đũa để lập mô hình phân tử; nhưng giờ đây việc lập mô hình đó lại được tiến hành trong máy tính. Ngay từ thập niên 70 thế kỷ XX, Karplus, Levitt và Warshel đã đặt nền móng cho việc nghiên cứu-triển khai trình tự tính toán rất hữu hiệu trên máy tính để tìm hiểu và dự kiến các quá trình hóa học.

Mọi người đều biết, các phản ứng hóa học đều diễn ra trong khoảnh khắc. Trong thời gian ngắn ngủi tính bằng phần nghìn giây, điện tử từ hạt nhân nguyên tử này nhảy sang hạt nhân nguyên tử khác. Hóa học kinh điển rất khó nắm bắt được khoảnh khắc đó. Không thể nào dùng phương pháp thí nghiệm để ghi chép được từng bước trong quá trình phản ứng hóa học.

Phương pháp do ba nhà khoa học nói trên đưa ra có thể giúp cán bộ nghiên cứu sử dụng máy tính để bóc trần lớp vỏ bí ẩn bao phủ các quá trình phản ứng hóa học, chẳng hạn tác dụng quang hợp của chất lục diệp.

Karplus, Levitt và Warshel đã thực hiện những nghiên cứu có tính chất đột phá, bởi lẽ họ đã thành công làm cho vật lý học kinh điển của Newton cùng tiến bước với vật lý học lượng tử hoàn toàn khác. Trước đây các nhà hóa học chỉ có thể chọn một trong hai thứ đó. Vật lý học kinh điển có ưu thế tính toán đơn giản thuận tiện, thích hợp với các mô hình phân tử lớn; nhược điểm là không thể mô phỏng được quá trình phản ứng hóa học. Vì vậy các nhà hóa học đành phải lựa chọn vật lý lượng tử, song việc này đòi hỏi phải có khả năng tính toán rất lớn, do đó cuối cùng chỉ có thể dùng trong nghiên cứu các phân tử nhỏ.

Ba tân chủ nhân giải Nobel hóa học đã rút ra phần tinh hoa của hai môn vật lý đó để thiết kế được phương pháp thích hợp cho cả hai. Thí dụ khi mô phỏng quá trình dược phẩm tương hợp với protein mục tiêu (target protein) trong cơ thể con người, máy tính có thể dùng phương pháp tính toán của vật lý lượng tử cho những nguyên tử có tác dụng với dược phẩm trong protein mục tiêu; nhưng đối với các phần còn lại trong protein thì có thể sử dụng phương pháp vật lý kinh điển không yêu cầu tính toán cao như vậy.

Trong công tác nghiên cứu của các nhà hóa học ngày nay, máy tính quan trọng chẳng khác gì ống nghiệm. Quá trình mô phỏng trở nên chân thực tới mức có thể dùng máy tính để dự đoán các kết quả thí nghiệm truyền thống.

Viện Khoa học Hoàng gia Thụy Điển cho biết, việc tìm hiểu sâu sắc các quá trình hóa học sẽ phát huy được tác dụng lớn nhất của các chất xúc tác, dược phẩm và pin mặt trời.

Những năm 70 thế kỷ XX, Warshel và Karplus hợp tác với nhau tại ĐH Harvard, phát minh được một bộ trình tự máy tính kết hợp vật lý cổ điển với vật lý lượng tử. Sau đó tại ĐH Cambridge, Warshel và Lewitt cùng nhau phát minh được một bộ trình tự có thể dùng để nghiên cứu enzyme.

Ba tân chủ nhân giải Nobel Hóa học 2013 có mấy đặc điểm chung: ngoài quốc tịch Mỹ họ đều có ít nhất một quốc tịch nữa và đều làm việc tại các trường đại học Mỹ.

Karplus sinh năm 1930 tại Vienna, năm 1953 nhận bằng tiến sĩ tại ĐH bang California, nay là giáo sư Đại học Harvard và ĐH Strasbourg (Pháp), có quốc tịch Mỹ và Áo. Lewitt sinh năm 1947 tại Pretoria, CH Nam Phi, năm 1971 lấy bằng tiến sĩ tại ĐH Cambridge, Anh Quốc, nay là giáo sư Học viện Y thuộc Đại học Stanford, có ba quốc tịch Mỹ, Anh và Israel. Warshel sinh năm 1940 tại Kibbutz Sde-Nahum, Israel, năm 1969 nhận bằng tiến sĩ tại Viện Nghiên cứu Weizmann (Israel), hiện là giáo sư ĐH Nam California, có quốc tịch Mỹ và Israel.

Theo Thời báo Israel, bộ ba Karplus, Levitt và Warshel đều là người Do Thái, trong đó hai người có quốc tịch Israel; trong số 23 người đoạt giải Nobel Hóa học trong 10 năm qua có 11 người gốc Do Thái, trong đó sáu là người Israel.
Tags:

ĐỌC NHIỀU NHẤT