Das Experiment im Computer

Der Chemie-Nobelpreis geht in diesem Jahr an drei Forscher aus den USA: Martin Karplus, Michael Levitt und Ariel Warshel haben komplexe Vorgänge im Computer simuliert.

Nadja Podbregar
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Ariel Warshel (Bild: epa)

Ariel Warshel (Bild: epa)

Chemische Reaktionen laufen innerhalb von Sekundenbruchteilen ab: Blitzschnell lagern sich Atome um, bilden sich Bindungen oder zerfallen ganze Molekülketten in ihre Einzelteile. Das Ganze passiert viel zu schnell, um es direkt beobachten zu können. Deshalb arbeiten Forscher hier mit Modellen und Simulationen. Sie zeigen genau, was im Molekül passiert und wo die entscheidenden Veränderungen stattfinden.

Drei Forscher finden sich

Doch was uns heute selbstverständlich erscheint, wäre ohne die Arbeiten der diesjährigen Chemie-Nobelpreisträger nicht möglich. Martin Karplus, Michael Levitt und Ariel Warshel entwickelten in den 1970er-Jahren erstmals einen Weg, um die komplexen Vorgänge an der Grenze zwischen klassischer Chemie und Quantenphysik per Computer zu modellieren.

Das Ganze begann, als Warshel vom Weizman Institute of Science in Israel in die USA kam und am Labor von Martin Karplus und seinem Team an der Harvard University anfing. Dieser hatte bis dahin mit Computermodellen gearbeitet, die versuchten, die quantenphysikalischen Aspekte von chemischen Reaktionen zu simulieren. Warshel dagegen kam aus der klassischen Richtung. Er hatte gemeinsam mit seinem Kollegen Michael Levitt in Israel mit einem leistungsstarken Programm gearbeitet, das die Atomanordnung selbst komplexer Moleküle darstellen konnte. Gemeinsam begannen die Forscher, beide Welten zu kombinieren.

Breit einsetzbar

1976 publizierten sie das erste Computermodell einer Enzymreaktion. Ihr Programm war revolutionär. Denn erstmals liess sich damit jede Art von Molekül in einer chemischen Reaktion modellieren. Das Prinzip hinter diesem Programm steckt heute nahezu hinter jedem Molekül- und Reaktionsmodell und wird eingesetzt in so unterschiedlichen Gebieten wie der Pharmaforschung, der Entwicklung von Katalysatoren oder der Optimierung von Solarzellen.

Martin Karplus (Bild: epa)

Martin Karplus (Bild: epa)

Michael Levitt (Bild: epa)

Michael Levitt (Bild: epa)

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