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I ricercatori della Simon Fraser University stanno fornendo nuove conoscenze su come le reazioni chimiche possono essere comprese e guidate. I risultati del loro approccio interdisciplinare sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica.
Sebbene le reazioni chimiche possano essere molto complesse, spesso seguono una serie di passaggi elementari man mano che avanzano. Nel loro lavoro, il dottorato di ricerca in chimica SFU. la studentessa Miranda Louwerse e il professore di fisica David Sivak hanno scoperto che le informazioni fornite da una coordinata di reazione su come sta procedendo una reazione equivalgono esattamente a quanto sia dissipata quella coordinata.
Le loro scoperte indicano una profonda connessione tra due campi della fisica precedentemente distinti:la termodinamica stocastica, che descrive i cambiamenti di energia e informazioni, e la teoria del percorso di transizione, che descrive in dettaglio i meccanismi di reazione.
La scoperta di un collegamento tra questi due campi ha permesso alla coppia di creare un quadro per quantificare le informazioni su una reazione contenute nella dinamica del sistema, che fornisce una comprensione fisica di cosa significa per una particolare dinamica essere rilevante per quella reazione.
Questa comprensione è particolarmente utile per aiutare i ricercatori a navigare in enormi set di dati.
I ricercatori osservano che i progressi nell'informatica stanno rendendo più facile che mai simulare sistemi complessi e reazioni chimiche, ma insieme a informazioni utili queste simulazioni possono produrre enormi quantità di dati estranei. Questo framework può aiutare i ricercatori a separare il segnale dal rumore, consentendo loro di tracciare esattamente come si svolge una reazione.
In futuro, ciò aiuterà ricercatori e ingegneri a identificare meglio i colli di bottiglia nella produzione di sostanze chimiche, semplificando la progettazione di interventi che consentiranno un maggiore controllo sulle reazioni.
Attraverso la progettazione guidata, saranno in grado di ottenere una produzione più rapida ed economica di prodotti chimici con meno rifiuti. Può anche guidare una comprensione più approfondita di come i farmaci agiscono nell'organismo, suggerendo percorsi verso lo sviluppo di farmaci con effetti collaterali meno dannosi.
Questa intuizione solleva anche alcune interessanti possibilità per una maggiore comunicazione tra e tra le discipline. Stabilire l'equivalenza fondamentale tra concetti di base in campi distinti aiuta i teorici ad applicare la teoria consolidata da un campo all'altro. Ciò apre l'opportunità di adattare i metodi per misurare la dissipazione di energia per identificare i meccanismi di reazione e potrebbe fornire ulteriori informazioni in futuro.
"Non stavamo cercando questo", dice Sivak. "L'abbiamo trovato nel corso dello studio di qualcos'altro. Ma si adatta bene alla nostra vasta area di ricerca comprendendo l'interazione di energia, informazioni e dinamiche nella funzione biologica a livello molecolare". + Esplora ulteriormente
