Nobelpristagarna flyttade experimenten in i datorn

2013-10-09 14:18  
Foto: Scanpix

Solceller med högre verkningsgrad, nya läkemedel och utsikten att lösa fotosyntesens gåta. Årets Nobelpris i kemi handlar om beräkningsmodellerna som gör det möjligt.

Kemiska reaktioner sker blixtsnabbt. Inom någon mikrosekund hoppar elektroner från en atomkärna till en annan. För att få koll på vad som egentligen händer i detalj duger inte gamla hederliga experiment i labbet.

Martin Karplus, Michael Levitt och Arieh Warshel utvecklade kraftfulla beräkningsmodeller som numera används över hela världen för att förstå och förutspå förloppen vid kemiska reaktioner med hjälp av datorer.

De tre männen hittade helt en väg att kombinera kvantfysikaliska beräkningar, som är ett måste för att beskriva vad elektroner kan ha för sig, med den klassiska fysiken som kemister använder för att studera strukturer på molekyler.

Kvantfysiken kräver en enorm datorkapacitet eftersom elektronerna kan befinna sig i olika lägen, och vi vet inte vilket. Att använda den för att exakt räkna på vad som händer överallt vid en kemisk reaktion skulle ta oändlig datorkraft i anspråk. Årets Nobelpristagare hittade tricket att bara använda sig av kvantfysik i händelsernas centrum, och ta till den klassiska fysiken när det gäller vad som händer lite längre bort. Då minskade datamängderna kraftigt.

Eller som Sven Lidin, ordförande för Nobelkommittén i kemi valde att uttrycka sig.

- De har avslöjat det hemliga handslaget mellan klassisk kemi och kvantkemi.

Resultatet blev att vanliga datorer nu kan användas för att simulera och förutsäga vad som händer vid kemiska reaktioner. Modellerna togs fram i början av 1970-talet. I takt med utvecklingen av pris/prestanda för datorer har förbättrats har allt mer komplicerade reaktioner kunnat studeras.

- Programmeringen har också blivit mer effektiv och förbättrat snabbheten med 50 till 100 gånger, säger Gunnar Karlström, medlem i Nobelkommittén och professor i teoretisk kemi vid Lunds universitet.

I dag används datormodellerna över hela världen för utveckling av nya läkemedel, studier av katalytisk avgasrening, tillverkning av industrikemikalier och utvecklingen av mer effektiva solceller. För forskarna som arbetar med att knäcka hemligheten bakom naturens trick att tillverka syre och socker av koldioxid, vatten och energi från solens strålar är de också ett måste.

- Det här Nobelpriset har stor praktisk betydelse, säger Gunnar Karlström.

Det här är Nobelpristagarna i kemi

  • Martin Karplus, 83 år, är amerikansk och österrikisk medborgare. Professor emeritus vid Harvard University, USA.
  • Michael Levitt , 66 år, är amerikansk, brittisk och israelisk medborgare. Han är professor vid Stanford University, USA där han också har ett eget labb - The Levitt lab.
  • Arieh Warshel, 72 år, amerikansk och israelisk medborgare. Excellent professor, vid University of Southern California, USA.

Ulla Karlsson-Ottosson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer