10/10/2013

Métodos de multiescala e o Nobel de Química: combinando modelos clássicos e quânticos

Métodos híbridos que combinam mecânica quântica e campos clássicos de força podem hoje ser vistos como uma extensão da química quântica para estudar sistemas moleculares cada vez mais complexos e interagindo com um ambiente que pode ser um líquido ou um meio biológico. De fato, ele é uma combinação de dois métodos com diferentes escalas.

Mecânica quântica por si só não tem capacidade de tratar um sistema como uma proteína devido às extraordinárias complexidades computacionais envolvidas. Ademais, é também complexo incorporar as condições termodinâmicas que são parte influente dos processos bioquímicos. Por outro lado, mecânica molecular é muito eficiente computacionalmente mas não pode lidar com a complexidade de uma reação química nem prover os níveis quantizados de energia.

Métodos híbridos mostram que "dois é melhor que um" e a combinação adequada destes dois métodos, chamada genericamente de método QM/MM, abriu enormes possibilidades que mostraram nas duas últimas décadas um sucesso sem precedentes em metodologias teóricas e aplicações realistas. Bioquímica quântica se tornou uma realidade.

Foi o desenvolvimento com aplicação original realizado por A. Warshel em co-autoria com M. Levitt em 1976 e, posteriormente, implementado com mais desenvolvimento por M. Karplus em meados dos anos 1980, que muito apropriadamente fez jus ao Prêmio Nobel de Química de 2013. No Brasil também há grupos que trabalham e desenvolvem metodologias QM/MM, tanto para estudos bioquímicos como para estudar sistemas líquidos além da mecânica estatística, incluindo mecânica quântica.

Fonte: Sylvio Canuto (IF-USP)