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  • 09/10/2013

Química

Nobel de química 2013

Premiado el desarrollo de modelos multiescala para comprender y predecir el comportamiento de sistemas químicos complejos.

Fundación Nobel

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Martin Karplus (izquierda), Michael Levitt (centro) y Arieh Warshel (derecha), los galardonados con el Premio Nobel de química de 2013. [Wikimedia Commons]

Martin Karplus, de la Universidad de Estrasburgo, Michael Levitt, de la Universidad Standford, y Arieh Warshel, de la Universidad de California del Sur, han sido los galardonados con el premio Nobel de química de este año. En la década de los años 70, estos científicos sentaron las bases para el desarrollo de simulaciones informáticas capaces de predecir los procesos químicos.

Las reacciones entre átomos y moléculas ocurren a velocidades ultrarrápidas. En una fracción de una milésima de segundo, los electrones saltan de un núcleo atómico al otro, de modo que es prácticamente imposible hacer un seguimiento experimental de cada fase de un proceso de este tipo. Por esa razón, los modelos teóricos desarrollados mediante simulaciones informáticas se han convertido, hoy en día, en herramientas fundamentales para la mayoría de los avances en química.

Gracias a los métodos desarrollados por Karplus, Levitt y Warshel, ahora los ordenadores permiten revelar los detalles de las reacciones que ocurren, por ejemplo, durante la fotosíntesis de las plantas o la purificación de los gases de escape de los coches mediante el uso de catalizadores.

Estos científicos lograron unir los fundamentos de la física clásica de Newton con los de la física cuántica. Anteriormente al desarrollo de sus teorías, los químicos tenían que optar por utilizar una u otra disciplina. La ventaja de la física clásica radicaba en que los cálculos eran simples y podían ser usados para modelizar moléculas de gran tamaño. Sin embargo, no ofrecía la posibilidad de simular qué ocurre durante los procesos químicos. Por esa razón, los científicos tuvieron que recurrir a la física cuántica, aunque la resolución de sus ecuaciones requería una gran potencia de cálculo y, por tanto, solo podía aplicarse al caso de moléculas pequeñas.

Los galardonados con el Nobel de química extrajeron lo mejor de ambos métodos y elaboraron un nuevo enfoque que utiliza tanto la física clásica como la cuántica. Por ejemplo, para simular la unión de un fármaco a una determinada proteína en el organismo, sus simulaciones realizan cálculos basados en la teoría cuántica solo en los átomos que interactúan con el medicamento. Para modelizar el resto de la proteína, en cambio, recurren a los principios de la física clásica.

Hoy en día, para los químicos, el ordenador representa una herramienta tan importante como el tubo de ensayo lo ha sido durante siglos, pues las simulaciones informáticas son tan realistas que consiguen predecir el resultado de los experimentos con una precisión muy elevada.

Dos de los cientíticos galardonados, Martin Karplus y Michael Levitt, han publicado artículos en Investigación y Ciencia. En concreto «El agua y las moléculas de la vida » (Mark Gerstein y Michael Levitt; IyC 01/1999) y «Dinámica de las proteínas» (Martin Karplus y James A. McCammon; IyC 06/1986).

Más información en Nobelprize.org.

Fuente: Fundación Nobel

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