Prix Nobel de chimie 1998 Chimie du laboratoire à l'ordinateur

1998/12/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Le Nobel de chimie de cette année, comme celui de physique et de médecine, a voyagé aux États-Unis, mais les gagnants ne sont pas américains mais européens: Walter Kohn est autrichien et John A. Pople britannique.

Les lauréats ont été pionniers dans le développement de méthodes de calcul pour la réalisation d'études théoriques des propriétés des molécules et des processus chimiques qui se produisent entre eux, raison pour laquelle la Royal Académie suédoise des sciences décerne le prix aux deux chercheurs.

XX. Au début du XXe siècle, le développement de la physique quantique a ouvert de nouvelles possibilités pour comprendre la structure moléculaire et ainsi calculer les propriétés des molécules et leurs interactions. Mais les applications pratiques étaient encore loin, car il était impossible d'utiliser les formulations mathématiques complexes de la physique quantique en molécules aussi complexes. Les choses commencent à changer dans les années 1960, lorsque les ordinateurs commencent à être utilisés pour résoudre des équations complexes, lorsque la chimie quantique commence à se développer comme une nouvelle branche de la chimie. Depuis, cette branche a eu un grand développement et a révolutionné la chimie. Dans ce développement, les œuvres de Walter Kohn et John Pople ont été fondamentales.

Le travail de Walter Kohn a été purement théorique, établissant les bases pour simplifier et simplifier le modèle mathématique de description des liaisons entre atomes. Auparavant, le calcul conventionnel des propriétés des molécules était basé sur la description des électrons individuellement considérés, de sorte que les calculs étaient très complexes. W. Kohn a montré qu'il n'était pas nécessaire de prendre les électrons individuellement, ce qui était suffisant de connaître la quantité moyenne d'électrons à n'importe quel point de l'espace, à savoir la densité électronique. Il a été démontré que toute propriété des atomes et des molécules est fonction (plutôt fonctionnelle) de cette densité. Cela a permis de faire un pas important pour mieux comprendre pourquoi un atome se lie à un autre pour former des molécules et créer des systèmes de plus en plus complexes.

La théorie dite de la densité fonctionnelle est la voie qu'il a développée et qui permet d'étudier des molécules très complexes, avec de nombreux atomes, d'une manière beaucoup plus simple. Grâce à cela, et depuis lors, de nombreux chercheurs ont développé W. Suivant la ligne ouverte par Kohn, le système de calcul a été affiné et développé, étant l'un des instruments de calcul les plus utilisés actuellement dans la chimie quantique.

Dans les années 1960, de nombreux chercheurs en Europe et aux États-Unis ont commencé à étendre l'utilisation de l'ordinateur et à créer des méthodes de calcul. Dans ce domaine, il est nécessaire de placer John Pople à un niveau supérieur. Ses méthodes permettent d'analyser théoriquement les propriétés des molécules et leurs interactions dans les réactions chimiques. Les méthodes sont basées sur les lois fondamentales de la physique quantique.

Les données de base d'une molécule ou d'une réaction chimique sont fournies à l'ordinateur et l'ordinateur retourne la description de ses propriétés ou explique comment cette réaction chimique se produit. Il permet de prédire les résultats de nombreux types d'expériences et, en outre, sans expériences complexes et coûteuses, il est possible de prédire, théoriquement et avec une grande fiabilité, la structure et les propriétés de nombreuses molécules.

J. En plus de développer la méthode, Pople a conçu une application pratique qui utilise cette méthode, le programme informatique Gaussian, pour être utilisé par des chercheurs du monde entier. La première version a été publiée en 1970, et depuis lors, lorsque la dernière est sortie cette même année, elle a été continuellement affinée et améliorée. Programmes Gaussian W au début des années 90. Il a mis en œuvre la théorie de la densité fonctionnelle de Kohn, élargissant la voie pour pouvoir analyser théoriquement des molécules de plus en plus complexes. Aujourd'hui, des milliers de chimistes utilisent ce programme dans des universités et des entreprises chimiques du monde entier.