Scienza e tecnologia

Chimica e scienza dei materiali al calcolatore

Utilizzando schiere di calcolatori e potenti programmi, i chimici computazionali possono prevedere i moti, la reattività, l'aggregazione e la formazione di molecole complesse fino a predirne le strutture cristalline o le proprietà di nuovi materiali, senza fare alcuna misura sperimentale

Tradizionalmente la chimica si fa indossando il classico camice bianco, in laboratori pieni di vetreria affascinante, reagenti colorati, circondati da fumi abbastanza puzzolenti. È li che si creano le nuove molecole, i nuovi materiali e i nuovi farmaci che tanto impatto hanno nella nostra società.
La chimica è stata una scienza sperimentale fino a quando comparvero i primi calcolatori negli primi anni '50 del 1900. Ma grazie alla spettacolare evoluzione dei supercalcolatori, oggi possiamo lavorare in laboratori chimici virtuali nei quali, senza vetreria, reagenti pericolosi o fumi soffocanti, possiamo "simulare" il comportamento delle molecole e dei materiali. Come? La risposta è racchiusa nella meccanica dei quanti che, formulata da fisici illustri negli anni '20 e '30 del secolo scorso, descrive le leggi di moto degli atomi e delle molecole, così come la legge di Newton regola quella dei corpi macroscopici. Oggi, i moderni calcolatori e i programmi sviluppati dai chimici computazionali consentono di simulare la reattività delle molecole organiche, le proprietà dei materiali cristallini, dei vetri o dei biomateriali delle protesi ossee ma anche come si disporranno le molecole di un nuovo farmaco e come questo si possa incapsulare in gabbie di silice per essere trasportato negli organi da curare.
Tutto questo rimanendo seduti di fronte allo schermo del computer che diventa un potentissimo microscopio capace di farci studiare il moto degli atomi e la loro unione.


impatto sulla società

La chimica tradizionale presenta alti costi per la società, qualche rischio e moltissimi benefici. L'uso della chimica al calcolatore non presenta rischi e consente di aumentare i benefici della chimica tradizionale. Ma come? Scremando, grazie alla potenza predittiva di specifici programmi e potenti calcolatori, tanti processi chimici che non sarebbero convenienti o porterebbero a prodotti con caratteristiche non rilevanti. In pratica, il calcolatore aiuta i chimici sperimentali a non finire intrappolati in vie sintetiche poco produttive, facendo risparmiare tempo, denaro e risorse umane.


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