RSAS tuyên bố chuyên gia Martin Karplus, người Mỹ gốc Áo, 83 tuổi, Michael Levitt, người Anh, 66 tuổi, và Arieh Warshel, người Mỹ gốc Israel, 72 tuổi, được tôn vinh nhờ công trình “phát triển các mô hình những hệ thống hóa học phức tạp”.

“Nghiên cứu của họ đã giúp tạo ra các mô hình vi tính mô phỏng cuộc sống thực tế, đóng vai trò tối quan trọng trong phần lớn các tiến bộ của hóa học hiện đại” – RSAS đánh giá.

Theo RSAS, các phản ứng hóa học diễn ra với tốc độ cực nhanh. Trong một phần triệu của một giây, electron nhảy từ hạt nhân nguyên tử này sang hạt nhân nguyên tử khác. Ngành hóa học cổ điển gặp nhiều khó khăn trong việc tìm hiểu các bước của quy trình hóa học.

Trong quá khứ, để mô phỏng các phân tử trên máy vi tính, các nhà khoa học sử dụng phần mềm hoặc dựa trên lý thuyết vật lý cơ bản của Newton, hoặc vật lý lượng tử. Cả hai đều có những điểm mạnh và điểm yếu riêng.

Các chương trình cơ bản chỉ có thể tính toán và xử lý các phân tử hóa học lớn và mô phỏng phân tử ở trạng thái tĩnh.

Không thể dùng các chương trình này để mô phỏng các phản ứng hóa học. Khi đó, các nhà khoa học phải viện đến vật lý lượng tử, nơi electron vừa là hạt vừa là sóng.

Các mô phỏng sử dụng vật lý lượng tử chính xác hơn nhưng đòi hỏi sức mạnh máy tính cực lớn. Máy tính phải đếm mọi electron đơn lẻ và mọi hạt nhân nguyên tử trong phân tử. Có thể so sánh nó với số lượng pixel (ảnh điểm) trong hình ảnh kỹ thuật số.

Nhiều pixel sẽ đem lại độ phân giải cao, nhưng đòi hỏi nhiều nguồn lực của máy vi tính. Trong thập niên 1970, điều này có nghĩa là các nhà khoa học chỉ có thể tính toán những phân tử nhỏ. Khi đó, các nhà khoa học buộc phải phớt lờ các tương tác với môi trường xung quanh, dù phản ứng hóa học trong thực tế thường xảy ra trong một số loại dung dịch nhất định.

Vật lý cơ bản và vật lý lượng tử là hai thế giới hoàn toàn khác biệt, thậm chí có chỗ đối lập. Nhưng ba nhà khoa học đoạt giải Nobel hóa học 2013 đã bắc một chiếc cầu nối hai thế giới này.

Đầu thập niên 1970, phòng thí nghiệm của chuyên gia Martin Karplus ở ĐH Harvard đã phát triển chương trình vi tính mô phỏng các phản ứng hóa học dựa trên vật lý lượng tử. Sau khi lấy bằng tiến sĩ, chuyên gia Arieh Warshel đã đến phòng thí nghiệm của ông Karplus.

Trước đó ở Israel, ông Warshel và ông Michael Levitt đã phát triển chương trình mô phỏng phân tử dựa trên vật lý cổ điển, có khả năng mô phỏng cả những phân tử lớn. Ông Warshel mang chương trình đó đến Harvard và cùng nghiên cứu với ông Karplus.

Sau đó đến lượt ông Levitt tìm đến với người đồng nghiệp cũ. Sau vài năm, họ đã vượt qua mọi trở ngại để tạo ra một chương trình dựa trên cả vật lý cổ điển và vật lý lượng tử nhằm mô phỏng các phản ứng hóa học của enzyme. Năm 1976, họ công bố mô hình phản ứng enzyme vi tính hóa đầu tiên, mang tính cách mạng. Bởi nó có thể mô phỏng mọi phản ứng hóa học.

RSAS đánh giá sức mạnh lớn nhất của nghiên cứu mà ba chuyên gia Karplus, Warshel và Levitt thực hiện là nó có thể được sử dụng để nghiên cứu mọi loại hóa học, từ các phân tử của cuộc sống cho tới các quy trình hóa học công nghiệp. Họ sẽ cùng chia sẻ giải thưởng trị giá 1,25 triệu USD và chính thức được tôn vinh tại Stockholm (Thụy Điển) vào ngày 10-12 tới.

HIẾU TRUNG