Hoy dia, cuando se diseñan nuevos medicamentos con la ayuda de supercomputadoras, y los dispositivos electrónicos funcionan a nanoescala, Es muy importante que los científicos comprendan cómo se comportan las moléculas vecinas entre sí. Para este propósito, necesitan conocer los tamaños de los átomos con el mayor grado de precisión. Los métodos modernos de química cuántica pueden ser de ayuda aquí, pero las respuestas que ofrecen no son lo suficientemente precisas o requieren meses de trabajo para producirlas. Científicos de la Universidad ITMO y sus colegas de la Academia de Ciencias de Rusia propusieron un nuevo método de análisis estadístico de interacciones intermoleculares y tamaños de átomos. Su investigación llegó a la portada de la ChemPhysChem diario.

Desde el punto de vista de la química, todos vivimos en un mundo de interacciones intermoleculares perpetuas. El proceso de elaboración del té, digerir nuestras comidas o la rigidez de un nuevo tipo de plástico, todo esto depende de la forma de interacción de moléculas específicas. El problema es que los métodos modernos de química cuántica no son suficientes para describir de manera completa y precisa las características de las interacciones intermoleculares.

Entonces otra vez hoy es muy importante para los científicos conocer la energía de las interacciones intermoleculares. Los investigadores necesitan datos precisos sobre cómo las moléculas de un nuevo fármaco interactúan con las células de un organismo, o sobre la estructura molecular de un nuevo semiconductor. Los cambios más pequeños en la forma de interacción de las moléculas pueden hacer que una invención sea muy efectiva o completamente inviable. Los químicos encontraron una salida:para identificar hasta qué punto las interacciones intermoleculares afectan las propiedades de un sistema químico, empezaron a utilizar el principio del tamaño efectivo de los átomos, más comúnmente conocido como radios de van der Waals. Este concepto implica que si los átomos se acercan más entre sí que a una distancia específica, entonces su interacción es significativa; de lo contrario, se puede descuidar.

Todavía, debido a los detalles del método para determinar los radios de van der Waals, sus valores suelen estar infravalorados en un 10-15%. Como resultado, los errores se abren paso en el análisis de sistemas químicos, y muchas interacciones se descuidan por insignificantes. Un equipo de científicos de la Universidad ITMO en colaboración con especialistas del Instituto Nesmeyanov de Compuestos Organoelementos propuso un nuevo método de análisis estadístico que permite determinar mejor el tamaño de los átomos.

"¿Cómo se suele calcular el tamaño eficiente de los átomos?" dice Ivan Chernyshov, uno de los autores del artículo, "Bien, tenemos datos sobre todas las posibles interacciones entre dos átomos. Si trazamos un gráfico de la distribución de distancias interatómicas, podremos obtener una distancia media que corresponda a la interacción analizada. Todavía, esto no siempre es posible, así que en lugar de la distancia más probable desde el gráfico obtenemos un valor diferente, valor aproximado. Tuvimos éxito en solucionar este problema al encontrar una manera de separar los contactos accidentales de las interacciones directas donde no hay otros átomos de pantalla en la 'línea de visión' entre los centros de los dos átomos ".

A pesar de que este método para resolver una tarea extremadamente compleja del campo de la química cuántica es bastante simple, permite obtener datos suficientemente precisos que son esenciales para evaluar los tamaños de átomos y moléculas y la forma de interacciones intermoleculares, lo cual es muy importante a la luz de las aplicaciones actuales.

"Hoy dia, los científicos investigan activamente las interacciones entre fármacos y proteínas en los organismos, ", explica el Sr. Chernyshov." Tienes una buena molécula que ya ha demostrado su eficacia, pero es necesario mejorarlo amplificando el vínculo con el centro activo. Para poder hacer eso, usted toma datos sobre el tamaño eficiente de estos átomos y ve qué interacciones en la estructura de la proteína unida son importantes y cuáles pueden ser ignoradas. Los valores que se han utilizado hasta ahora se determinaron empíricamente y no tenían un sentido físico específico. Nuestro método permitirá aumentar significativamente la precisión de dichos cálculos, especialmente para sistemas que aún no se han estudiado ".