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

Aunque las reacciones químicas pueden ser muy complejas, a menudo siguen una serie de pasos elementales a medida que avanzan. En su trabajo, SFU química Ph.D. La estudiante Miranda Louwerse y el profesor de física David Sivak descubrieron que la información proporcionada por una coordenada de reacción sobre cómo progresa una reacción es exactamente igual a la disipación de esa coordenada.

Sus hallazgos indican una conexión profunda entre dos campos de la física previamente distintos:la termodinámica estocástica, que describe los cambios de energía e información, y la teoría de la ruta 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 particular sea relevante para esa reacción.

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

Los investigadores señalan que los avances en computación están facilitando más que nunca la simulación de sistemas complejos y reacciones químicas, pero junto con información útil, estas simulaciones pueden producir enormes cantidades de datos superfluos. Este marco puede ayudar a los investigadores a separar la señal del ruido, permitiéndoles rastrear 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, lo que facilitará el diseño de intervenciones que permitirán un mayor control sobre las reacciones.

A través del diseño guiado, podrán lograr una producción de productos químicos más rápida y económica con menos desperdicio. También puede guiar una comprensión más profunda de cómo funcionan los medicamentos farmacéuticos en el cuerpo, lo que sugiere vías para desarrollar medicamentos con efectos secundarios menos dañinos.

Esta idea también plantea algunas posibilidades intrigantes para una mayor comunicación entre las disciplinas. Establecer la equivalencia fundamental entre conceptos básicos en distintos campos ayuda a los teóricos a aplicar la teoría establecida de un campo a otro. Esto abre oportunidades para adaptar los métodos de medición de la disipación de energía para identificar los mecanismos de reacción y puede generar más información en el futuro.

"No estábamos buscando esto", dice Sivak. "Lo encontramos en el curso de estudiar algo más. 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". + Explora más

Pulsar rebobinar para predecir reacciones químicas de varios pasos