Scienze

Il Nobel per la Chimica 2013 a Martin Karplus, Michael Levitt e Arieh Warshel

I loro studi sullo sviluppo di modelli multiscala per i sistemi chimici complessi hanno portato a simulazioni computerizzate più accurate delle reazioni chimiche.

Alle 11.45 circa, l'Accademia Reale Svedese delle Scienze assegnerà il premio Nobel per la Chimica 2013.

In questa pagina abbiamo seguito l'evento in diretta e vi abbiamo raccontato con notizie, commenti e infografiche la storia dei vincitori e la portata della loro scoperta.

11.20 - Il Nobel della Chimica in numeri
104: sono i Nobel per la Chimica assegnati dal 1901.
4: le donne a vincere il Nobel per la Chimica
57: l'età media dei vincitori (al momento della consegna del premio)
63: i Nobel per la Chimica dati a un unico vincitore (è il record)

11.45 - Il Nobel della Chimica 2013 è assegnato a:

Martin Karplus (Università di Strasburgo, Francia e Harvard University, USA)
Michael Levitt (Stanford University, USA)
Arieh Warshel (UCLA, USA)

per lo sviluppo dei modelli multiscala per i sistemi chimici complessi.

Le reazioni chimiche avvengono alla velocità della luce; gli elettroni saltano tra i nuclei atomici, nascosti agli occhi curiosii di scienziati. I Nobel per la Chimica 2013 hanno permesso di mappare il funzionamento misterioso della chimica utilizzando i computer. La conoscenza dettagliata dei processi chimici ci ha permesso di costruire, ottimizzare catalizzatori, farmaci e le celle solari, solo per fare alcuni esempi.

È un premio alla chimica ma con molte connessioni con la fisica perché le simulazioni al computer permettono di studiare i processi chimici anche a livello atomico.

Martin Karplus è nato nel 1930 a Vienna (Austria) ed è cittadino austriaco e statunitense.
Michael Levitt è nato nel 1947 a Pretoria (Sud Africa) ed è cittadino inglese e statunitense.
Arieh Warshel è nato nel 1940 a Kibbutz Sde-Nahum (Israele) ed è cittadino israeliano e statunitense.

Si può dire che è un premio Nobel che testimonia come i migliori cervelli della chimica siano andati negli Stati Uniti per compiere le loro ricerche.



12.10 - Qualche spiegazione in più sulle motivazioni del premio Nobel

I chimici di tutto il mondo ogni giorno possono elaborare e svolgere i loro esperimenti al computer grazie ai metodi che Martin Karplus, Michael Levitt e Arieh Warshel cominciarono a sviluppare nel 1970. Grazie alle loro scoperte i chimici sono in grado di esaminare nel dettaglio ogni piccolo aspetto dei processi chimici complessi che - per loro natura - sono invisibile ad occhio nudo.

Abbiamo usato un computer per mappare la struttura di una proteina... per ideare nuovi farmaci o, nel mio caso, per pura curiosità.

Arieh Warshel, commentando il Nobel appena ricevuto

I computer, come Virgilio nel mondo degli atomi
Una volta i chimici impiegavano palline di plastica e bastoni per creare i modelli delle molecole e studiare come sono fatte. Oggi usano i computer. La modellistica molecolare oggi si basa sui computer grazie alle ricerche di Martin Karplus, Michael Levitt e Arieh Warshel che negli anni '70 del '900 gettarono le basi per i programmi che vengono utilizzati per capire e prevedere i processi chimici.
I modelli virtuali sono alla base di tutte le principali scoperte e innovazioni della chimica moderna.

Come spiegato prima, le reazioni chimiche avvengono alla velocità della luce ed è impossibile mappare sperimentalmente ogni piccolo passaggio delle reazioni chimiche. I metodi scoperti dai tre Nobel 2013 hanno permesso agli scienziati di studiare al computer i processi chimici più complessi, comprenderne il funzionamento.

Ma c'è un dettaglio in più per capire la portata delle loro ricerche e i programmi di modellistica molecolare che da queste sono stati sviluppati.

Karplus, Levitt e Warshel sono riusciti a fare "lavorare fianco a fianco" la fisica classica (o newtoniana) con quella quantistica che è fondamentalmente diversa. Senza le loro scoperte, i chimici dovevano scegliere a quale delle due teorie fisiche appoggiarsi per svolgere i loro esperimenti e creare i loro modelli.
Potevano usare quella newtoniana (dove tempo e spazio sono entità assolute) che aveva il vantaggio di basarsi su calcoli semplici ed era perfette per modellare le molecole, ma aveva lo svantaggio di non riuscire a spiegare come avvenissero le reazioni chimiche. Oppure potevano usare la fisica quantistica, molto più complessa e perfetta nello spiegare come avvengono le reazioni chimiche, ma soprattutto bisognose di una potenza di calcolo dei computer impressionante.

Di fronte a questa incapacità di spiegare con un unico modello la complessità delle molecole e le reazioni chimiche sono intervenuti i Nobel per la Chimica 2013 che hanno sviluppato un metodo che utilizza sia la fisica newtoniana sia quella quantistica.

Un esempio può chiarire: per capire se e come funziona un farmaco, i ricercatori simulano come il principio attivo agisce su una proteina nel nostro corpo. I programmi di modellistica molecolare eseguono calcoli basati sul comportamento quantistico degli atomi della proteina target, mentre ricorrono alla fisica classica per simulare il resto della proteina.

Come spiega l'accademia delle scienze svedese nelle sue motivazioni, oggi nella chimica moderna il computer è uno strumento importante quanto provette e tubicini. E le simulazioni sono così realistiche che riescono a prevedere il risultato degli esperimenti tradizionali.



9 ottobre 2013
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