Nobelprisen i kemi 2013 gik til Martin Karplus, Michael Levitt og Arieh Warshel, der har gjort det muligt for kemikere at udføre forsøg, der ellers ikke lod sig gøre, i cyberspace.
Under selv simple kemiske forsøg er der enormt mange processer i spil. De foregår på fraktioner af et millisekund, og det er umuligt at holde øje med de enkelte atomer og molekyler. Takket være computere kan kemikere i dag simulere processerne uden overhovedet at gøre brug af kittel og kolbe.
Det har betydet, at kemikere i dag bruger lige så meget tid bag deres computere, som de gør i forsøgslaboratorierne, og det gavner både teori og praksis.
I dag kan kemikerne nemlig udføre en række simulationer, som klæder dem bedre på inden forsøget, og forsøgets resultater kan igen forbedre de teorier, som computerens simulationer bygger på.
Newtons lov og kvantefysik var to forskellige verdener
Før de tre kemikere gik sammen om de nye computerprogrammer, fandtes der to måder, hvorpå kemikere kunne studere molekyler på computeren. Den ene var baseret på Newtons klassiske fysik, mens den anden var baseret på kvantefysikken.
Begge programmer havde hver deres fordele og ulemper.
Programmerne, der var baseret på den klassiske fysik, kunne udregne store kemiske molekyler, og de gav et godt billede af, hvordan atomerne var placeret i molekylerne, men de kunne kun vise molekyler der var i en 'hvile-tilstand'.
For eksempel: Når sollys rammer et blad, så fyldes proteinerne med energi, og hele den atomiske struktur ændrer sig.
Læs også: Planter bruger kvantefysik til at udnytte sollys
Et molekyle i en sådan tilstand ville ikke kunne vises i programmer, der var baseret på den klassiske fysik, for her er der simpelthen ikke nogle regler for molekyler tilført energi.
Her skulle man have fat i et computerprogram, der arbejdede efter kvantemekanikken, men kvantemekaniske udregninger var meget krævende for 70'ernes computerkraft, og man kunne derfor kun udføre simulationer på små molekyler.
De tre forskere formåede dog at forene de to verdener.
Et computerprogram baseret på menneskeøjet
I første omgang havde Karplus udviklet et program baseret på kvantemekanikken, mens Michael Levitts og Arieh Warshels program var baseret på den klassiske fysik, men senere begyndte Michael Levitt og Martin Karplus et samarbejde om et nyt program, hvor de fokuserede på 'de frie elektroner'.
I de fleste molekyler kredser atomer rundt om en enkelt kerne, men i nogle molekyler kan elektroner frit bevæge sig mellem forskellige atomkerner. Et sådant molekyle eksisterer i det menneskelige øje, hvor mængden af lys ændrer strukturen i molekylet.
Dette blev udgangspunktet for deres nye computerprogram, som både benyttede sig af de klassiske fysiske love og af kvantefysikkens love.
Programmet gjorde brug af kvantefysikken, når den skulle udregne simulationer for frie elektroner, mens det benyttede sig af den klassiske fysik på alle andre elektroner og atomkerner.
I 1976 lykkedes det de tre forskere at forene de to fysikmodeller i et computerprogram, der er fundamentet bag de computerprogrammer, som kemikere i dag benytter verden over.
