Двум квантовым химикам, работа которых помогла сделать вычислительные исследования молекул повседневной деятельностью для ученых, присудили Нобелевский приз в Химии сегодня. Уолтера Кона из Калифорнийского университета, Санта-Барбара, и Джона Попла из Северо-Западного университета в Эванстоне, Иллинойс, хвалили за развитие вычислительной квантовой химии, позволяющей ученым изучать внутренние работы молекул и лучше понимать химические реакции.Начиная с развития квантовой механики в 1920-х, химики стремились использовать эту фундаментальную теорию, описывающую поведение атомов и их электронов, чтобы определить количество и предсказать химические реакции.
Но в течение многих десятилетий, уравнения, сгенерированные квантовыми законами, были слишком трудными для решения для молекул, включающих многократные атомы и рои электронов. Благодаря работе Кона и Попла, «это больше не несбыточная мечта», говорит Генри Шефер, квантовый химик в Университете Джорджии в Афинах.Кон, родившийся в Вене физик, стал центральной фигурой в развитии «плотности функциональная теория» в середине 1960-х.
Он помог упростить квант химические вычисления путем показа, что вычисления не должны отслеживать каждый электрон; вместо этого, достаточно вычислить плотность электронов в каждом пункте вокруг молекулы. Это количество диктует большую часть индивидуальности молекулы, включая формы, которые это может принять и виды реакций, в которых это может участвовать. Со своей стороны, Попл, британский гражданин, также развил новые вычислительные методы для квантовой химии и проектировал компьютерную программу, позволяющую исследователям изучать молекулярные строения и свойства. «Ключ должен сделать представление [молекулы] с внешней стороны простым и прямым», говорит Попл, узнавший о его удаче за завтраком отеля в Хьюстоне.С такими мощными и простыми в использовании инструментами квантовая химия пропитала сообщество химии и вне. «Во многих отношениях квантовая химия стала процедурой черного ящика, которую любой может использовать», говорит Марк Ратнер, коллега Попла в Северо-западном.
Говорит Ратнер: «Вот почему атмосферные ученые, астрофизики, геологи, и даже невропатологи используют его».