04.05.2022 - Simon Fraser University

Los investigadores tienden un puente entre disciplinas para comprender mejor las reacciones químicas

Los investigadores de la Universidad Simon Fraser están aportando nuevos conocimientos sobre cómo se pueden entender y guiar las reacciones químicas. Los resultados de su enfoque interdisciplinar se han publicado en Physical Review Letters.

Aunque las reacciones químicas pueden ser muy complejas, suelen seguir una serie de pasos elementales a medida que avanzan. En su trabajo, la estudiante de doctorado en química de la SFU Miranda Louwerse y el profesor de física David Sivak descubrieron que la información proporcionada por una coordenada de reacción sobre cómo está progresando una reacción equivale precisamente a la disipación de dicha coordenada.

Sus descubrimientos indican una profunda conexión entre dos campos de la física que hasta ahora eran distintos: la termodinámica estocástica, que describe los cambios de energía e información, y la teoría de trayectorias de transición, que detalla los mecanismos de reacción.

El descubrimiento de un vínculo entre estos dos campos ha permitido a la pareja crear un marco para cuantificar la información sobre una reacción contenida en la dinámica del sistema, lo que proporciona una comprensión física de lo que significa que una dinámica concreta sea relevante para esa reacción.

Esta comprensión es especialmente útil para ayudar a los investigadores a navegar por conjuntos de datos masivos.

Los investigadores señalan que los avances informáticos están facilitando más que nunca la simulación de sistemas complejos y reacciones químicas, pero junto con la información útil estas simulaciones pueden producir enormes cantidades de datos extraños. Este marco puede ayudar a los investigadores a separar la señal del ruido, permitiéndoles seguir exactamente cómo se desarrolla una reacción.

En el futuro, esto ayudará a los investigadores e ingenieros a identificar mejor los cuellos de botella en la producción de productos químicos, facilitando el diseño de intervenciones que permitan un mayor control de las reacciones.

Gracias al diseño guiado, podrán conseguir una producción más rápida y barata de productos químicos con menos residuos. También puede orientar un conocimiento más profundo de cómo funcionan los fármacos en el cuerpo, sugiriendo vías para desarrollar medicamentos con efectos secundarios menos dañinos.

Esta visión también plantea algunas posibilidades interesantes para una mayor comunicación entre disciplinas. Establecer la equivalencia fundamental entre conceptos básicos de distintos campos ayuda a los teóricos a aplicar la teoría establecida de un campo a otro. Esto abre la posibilidad de adaptar los métodos de medición de la disipación de energía a la identificación de los mecanismos de reacción, y puede aportar más información en el futuro.

"No estábamos buscando esto", dice Sivak. "Lo encontramos en el curso del estudio de otra cosa. Pero encaja bien en nuestra amplia área de investigación que comprende la interacción de la energía, la información y la dinámica en la función biológica a nivel molecular".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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