Pesquisadores da Simon Fraser University estão produzindo novos insights sobre como as reações químicas podem ser compreendidas e guiadas. Os resultados de sua abordagem interdisciplinar foram publicados em Cartas de Revisão Física.
Embora as reações químicas possam ser muito complexas, elas geralmente seguem uma série de etapas elementares à medida que progridem. Em seu trabalho, SFU química Ph.D. A estudante Miranda Louwerse e o professor de física David Sivak descobriram que a informação fornecida por uma coordenada de reação sobre como uma reação está progredindo é exatamente igual à dissipação dessa coordenada.

Suas descobertas indicam uma conexão profunda entre dois campos anteriormente distintos da física – termodinâmica estocástica, que descreve as mudanças de energia e informação, e a teoria do caminho de transição, que detalha os mecanismos de reação.

Descobrir uma ligação entre esses dois campos permitiu que a dupla criasse uma estrutura para quantificar as informações sobre uma reação contida na dinâmica do sistema, o que fornece uma compreensão física do que significa que uma determinada dinâmica seja relevante para essa reação.

Esse entendimento é particularmente útil para ajudar os pesquisadores a navegar em grandes conjuntos de dados.

Os pesquisadores observam que os avanços na computação estão tornando mais fácil do que nunca simular sistemas complexos e reações químicas, mas, juntamente com informações úteis, essas simulações podem produzir grandes quantidades de dados estranhos. Essa estrutura pode ajudar os pesquisadores a separar o sinal do ruído, permitindo que eles rastreiem exatamente como uma reação se desenrola.

No futuro, isso ajudará pesquisadores e engenheiros a identificar melhor os gargalos na produção de produtos químicos, facilitando o projeto de intervenções que permitirão mais controle sobre as reações.

Por meio do design guiado, eles poderão obter uma produção mais rápida e barata de produtos químicos com menos desperdício. Também pode orientar uma compreensão mais completa de como os medicamentos farmacêuticos funcionam no corpo, sugerindo caminhos para o desenvolvimento de medicamentos com efeitos colaterais menos prejudiciais.

Essa percepção também levanta algumas possibilidades intrigantes para uma maior comunicação entre as disciplinas. Estabelecer a equivalência fundamental entre conceitos básicos em campos distintos ajuda os teóricos a aplicar a teoria estabelecida de um campo para o outro. Isso abre oportunidades para adaptar métodos para medir a dissipação de energia para identificar mecanismos de reação e pode gerar mais informações no futuro.

"Nós não estávamos procurando por isso", diz Sivak. "Nós o encontramos no curso de estudar outra coisa. Mas ele se encaixa bem em nossa ampla área de pesquisa, entendendo a interação de energia, informação e dinâmica na função biológica no nível molecular." + Explorar mais

Rebobinar para prever reações químicas em várias etapas