電腦模擬化學式 三人抱得諾貝爾

方家敏 2013/10/09 20:56 點閱 3917 次
2013年諾貝爾化學獎由哈佛大學教授家馬丁‧開普勒斯等三位化學家共同獲獎。(Photo by 網路截圖)
2013年諾貝爾化學獎由哈佛大學教授家馬丁‧開普勒斯等三位化學家共同獲獎。(Photo by 網路截圖)

【台灣醒報記者方家敏綜合報導】諾貝爾化學獎大爆冷門!結合哈佛、史丹佛和南加大等三所大學化學系的教授,以電腦運算複雜化學方程式的共同研究抱回化學獎。對此,師大化學系教授吳家誠受訪時表示,此研究不僅是化學數位模擬化的先驅,也提升化學實驗的精準度,達到相輔相成的作用。

來自澳洲的開普勒斯、英國的里維與以色列的瓦爾歇等三位得獎者,在1970年代就奠定了以電腦模擬化學式的基礎。由於化學反應往往發生在千分之一秒間,難以直接透過實驗進行或以肉眼觀察,因此科學家們能藉由電腦模擬光合作用、電子碰撞等化學反應,增加實驗的精準度。

三位化學家以經典的牛頓古典力學原理作為基礎,佐以完全不同方向的量子力學。古典力學雖容易簡單易懂,但卻無法計算化學原子的反應,因此開普勒斯、里維和瓦爾歇結合電腦運算,將量子力學作為原子化學反應的計算基底,而粒子較大的化學反應再以古典力學計算。

瓦爾歇在斯德哥爾摩的諾貝爾頒獎典禮上說:「本次的研究是複雜化學反應式的數位化運算,不但能透過電腦了解蛋白質或者酵素在體內的化學反應,也可模擬藥物摧毀體內病毒的效力。透過電腦的大量處理,可先用量子力學試算藥物內原子的化學反應,而其餘的大顆粒蛋白質則可用古典力學運算。」

諾貝爾組織透過推特表示,三位化學家以電腦運算化學式,簡化了許多實驗成本與不可逆因素,讓每一步化學反應能清晰呈現。不僅能滿足人類的好奇心,一窺體內的世界,還能用於藥物設計,是化學界、醫學界的重要里程碑。

師大化學系教授吳家誠受訪時也說,在化學式數位化普及以前,常常需要透過實驗,但很多時候科學家想像中的物質不一定存在於日常生活中,若另外合成反而增加環境、人力的成本與負擔。透過電腦程式與化學理論的相輔相成,不僅能夠並降低環境變因,也讓研究變得更有效率、更安全。

《湯森路透》原先預測化學獎熱門候選人為美國的化學家MG費恩、福金和夏普萊斯,他們共同提出的「模組化點擊化學理論」最有可能拿下2013年的化學獎。希臘籍的科學家阿力維薩托斯、美國化學家米爾金和西曼共同研究的DNA奈米技術呼聲也高,但最後兩組人馬皆落馬。



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