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Forze deboli nelle grandi macromolecole

I ricercatori finanziati dall'UE hanno esteso uno dei più importanti metodi chimici quantici in uso oggi per superare un grave limite. Il software open source sarà applicabile a sistemi di grandi dimensioni come i peptidi per scoperte innovative.

Tecnologie industriali

Uno dei più potenti metodi chimici quantici disponibili per gli scienziati à la teoria funzionale della densità. La sua elegante semplicità si combina con un collegamento diretto alla quantità osservabile sperimentalmente, la densità degli elettroni. Insieme, rendono possibile la risoluzione di problemi in modo più rapido e il superamento di sfide che sarebbe impossibile con altri metodi. I ricercatori impegnati nel progetto BOOSTQUANTUMCHEM hanno lavorato sull'unico aspetto negativo importante. Fino ad ora, la teoria funzionale della densità non era stata in grado di descrivere in modo adeguato le forze o le interazioni di van der Waals, forze intermolecolari e intramolecolari nette relativamente deboli che giocano un ruolo fondamentale nel carattere chimico dei composti. Queste derivano dalle correlazioni dinamiche quantiche nelle polarizzazioni fluttuanti delle particelle vicine. La teoria funzionale della densità è attualmente l'unico metodo applicabile a sistemi di grandi dimensioni come peptidi, nanotubi e strati di grafene. Tuttavia, non aveva tenuto in considerazione in modo adeguato le interazioni di van der Waals, in particolare le forze di London, che sono spesso un fattore determinante della stabilità di tali sistemi. Gli scienziati hanno sviluppato un metodo innovativo (BH-DFT-D) tramite l'aggiunta di una correzione energetica derivata da informazioni non locali per mezzo della teoria della perturbazione intermolecolare. La forza del metodo deriva dalla sua natura fortemente non empirica, con l'utilizzo di quantità calcolate dai primi principi della meccanica quantica. Nella sua forma finale, il metodo BH-DFT-D unisce il software chimico quantico commerciale al software open source sviluppato dai ricercatori del progetto. Il metodo è largamente applicabile ai problemi relativi a catalisi, fisici, medicinali, dei polimeri e biochimici e alla scienza dei materiali. I risultati di BOOSTQUANTUMCHEM contribuiranno in modo importante allo studio efficace e alla descrizione affidabile delle caratteristiche e dei comportamenti delle grandi macromolecole.

Parole chiave

Grandi macromolecole, metodi chimici quantici, peptidi, teoria funzionale sulla densità, forze di van der Waals, nanotubi, strati di grafene, forze di London, teoria della perturbazione intermolecolare, software chimico, scienza dei materiali

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