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摸鱼儿·化学多尺度模型

已有 3150 次阅读 2014-9-26 20:07 |个人分类:化学|系统分类:科普集锦| 化学, 诺贝尔, 填词, 多尺度, 摸鱼儿

守丹炉、火临三昧,朱砂硫汞相变。
仙家不解其中妙,欲看化学推演。
分子贱,乍握手,誓盟原子心别恋。
霞衣凤冕。叹易主风驰,移情电掣,媚眼曾谁献?

风流事,自有模型度算,微观宏邃决断。

迷踪量子方程代,何惧登徒逃窜?
烧试管,配溶液、模从经典型不乱。
数模运转。见电脑荧屏,详说爱恨,将艳史编纂。


  2013年10月9日下午5点45分,2013年诺贝尔化学奖揭晓,美国三位科学家Martin Karplus, Michael Levitt和Arieh Warshel获奖。获奖理由是“为复杂化学系统创立了多尺度模型”。
  化学作为一门自然科学,一般认为起源于中国古代炼丹术和外国的炼金术(臆想将普通金属炼成黄金)。在炼丹或炼金的过程中,人们发现和记载了很多化学反应,例如硫磺和水银变成朱砂等。当人们不断为炼金炼丹的失败叹息时,一门新的自然科学——化学却悄悄地诞生了。  
  分子是保持物质化学性质的最小单位,分子是由许多不同的原子组成的,当两个不同的分子接触,组成分子的原子就可能重新组合,形成新的分子,这就是化学反应。可惜原子间的组合疾如光速,而且是迷踪不定的量子行为,在数百万分一秒间,电子已经完成从一个原子核向另一个原子核的迁移。经典化学已经难以跟上这样的步伐,要想借助实验方法去描绘化学过程中的每一个小步骤几乎已经是不可能的任务。
  三位天才独辟蹊径,研发出了多尺度模型,经典的反应环境如溶液、加热甚至分子尺度以上的宏观用经典化学和力学构建模型,原子尺度的变化用量子力学方程去描述,然后借助计算机来揭示化学过程。今年的诺贝尔化学奖成果简单来说便是综合了两个不同领域方法的精华,设计出了基于经典物理与量子物理学两大领域的方法。在模拟药物如何同身体内的目标蛋白耦合时,计算机会对目标蛋白中与药物相互作用的原子执行量子理论计算;而使用要求不那么高的经典物理学来模拟其余的大蛋白,从而精确掌握药物发生作用的全过程。抗流感特效药——达菲的研制就采用了化学多尺度模型。

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