Os
ganhadores do Prêmio
Nobel de Química do ano passado, o austríaco, Walter Kohn, da Universidade da
Califórnia, e o inglês John A. Pople, da Universidade de Northwestern, ambas escolas dos
EUA, desenvolveram trabalhos que tornaram possível a formulação de novos produtos
químicos no computador como alternativa às experiências realizadas em laboratórios.
Conforme ressalta material distribuído pela Academia
Real de Ciências da Suécia, o trabalho teórico de Kohn estabeleceu as bases para
simplificar a matemática usada na descrição das ligações entre os átomos. Pople
desenvolveu toda a metodologia da química quântica usada atualmente em várias áreas da
Química. Os cálculos feitos hoje em computador são utilizados para suplementar
técnicas experimentais destinadas a analisar as propriedades da matéria.
Walter Kohn demonstrou, em 1964, que a energia total necessária a um sistema descrito
pelas leis da mecânica quântica pode ser teoricamente calculada se a distribuição
espacial dos elétrons for conhecida. O método apresentado por ele ficou conhecido como
Teoria da Densidade Funcional e passou a ser aplicado em estudos que vão desde o cálculo
da estrutura geométrica das moléculas até o mapeamento das reações químicas.
Durante a década de 60, novos métodos de computação foram desenvolvidos e aprimorados.
John Pople foi uma das lideranças neste campo, tendo criado um programa denominado GAUSSIAN-70. A partir de então,
trabalhou no aperfeiçoamento do programa até que, no início dos anos 90, conseguiu
agregar à sua metodologia de cálculo computacional a Teoria da Densidade Funcional de
Kohn. A união do trabalho desses cientistas abriu novas possibilidades para a análise de
moléculas cada vez mais complexas.
Na ilustração acima, calculou-se a superfície com uma densidade
eletrônica constante. A superfície é colorida de acordo com o valor do potencial
eletrostático.. |
A densidade eletrônica no aminoácido cisteína, calculada utilizando-se um programa de
computador de química quântica. A figura mostra a superfície onde a desnidade
eletrônica é 0.0002 elétrons/Å3 (significando que quase todos os elétrons
estão dentro da superfície). A escala cinza mostra o potencial eletrostático nesta
superfície e as partes escuras representam o potencial negativo.
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Esse tipo de trabalho
pode ser utilizado, por exemplo, para prever como a molécula interage com outras
moléculas e muda no meio ambiente. A informação é importante, também, para se
verificar como as proteínas construídas de aminoácidos interagem com diferentes
substratos, como os fármacos.
Outro exemplo de aplicabilidade do trabalho de Walter e John Pople: na atmosfera, há uma
fina camada de moléculas de ozônio (O3) que nos protege da radiação
ultravioleta do sol. As substâncias que soltamos na atmosfera (Freons) reagem e destroem
a camada de ozônio. Mas como essas reações acontecem? Com as computações de mecânica
quântica podemos descrevê-las e, assim, compreendê-las. Esse conhecimento nos ajuda a,
gradativamente, tornar a nossa atmosfera mais limpa.
A química quântica é usada em praticamente todos os ramos da química, sempre com o
objetivo de aumentar o nosso conhecimento sobre a estrutura interna da matéria. O
trabalho científico de Walter Kohn (á esquerda) e John Pople foi crucial para o
desenvolvimento deste novo campo de pesquisa.
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