Kémiai reakciók állnak mindannak a középpontjában, ami az Univerzumban történik. A Napot működtető termonukleáris fúziótól kezdve egészen addig, hogy az antibiotikumok hogyan segítenek a tüdőgyulladás leküzdésében, minden attól függ, hogy mi történik, amikor a molekulák összeütköznek és kölcsönhatásba lépnek, hogy új vegyületeket alkossanak.

A spanyolországi Vitoriában, a Baszkföldi Egyetemen dolgozó Ernesto García vegyész tudományos karrierjét a kémiai reakciók elméleti szempontú megértésének szentelte. “Fő tudományos célom, hogy pontosan kiszámítsam a molekuláris folyamatok hatékonyságát, amelyek során a molekulák összeütközve reagálnak, disszociálnak, energiát cserélnek és deformálódnak” – mondja García.

García számítási modelleket készít a természeti jelenségek vagy ipari folyamatok tanulmányozása szempontjából fontos reakciók leírására. Ha jó elméleti modellekkel rendelkezünk a molekulák viselkedésének előrejelzésére, az azt jelenti, hogy a szimulációk reálisak és hasznosak lesznek a valós világ kutatási problémáinak megoldásában.

A molekuláris ütközések pontos modelljei sokféle paramétert (például kinetikus energiákat, a molekulák alakját, termikus tulajdonságokat) vesznek figyelembe. García a Grid Empowered Molecular Simulator (GEMS) nevű munkafolyamatot használja a számítások számítási munkájának egyszerűsítésére.

A GEMS-t az olaszországi Perugiai Egyetemen Antonio Laganà csapata fejlesztette ki, és a CompChem Virtual Organisation által rendelkezésre bocsátott nagy áteresztőképességű számítási erőforrásokkal működik.

Az elmúlt négy évben García a csillagászattól az alkalmazott kémián át a légköri tudományokig számos projektben dolgozott. Mintegy 2,5 millió feladatot nyújtott be összesen 31 millió CPU-órára, és nyolc publikációt tett közzé lektorált folyóiratokban, valamint számos publikálásra váró eredményt.

GEMS akcióban

Chemical evolution of interstellar clouds

A csillagközi felhők a világegyetemben szétszórt gáz, plazma és por összevonásai. Rampino et al. 2016-ban Garcia és csapata azt vizsgálta, hogy a hőmérséklet hogyan befolyásolja kémiai fejlődésüket.

A csapat modellezte a C2+ (egy ion, amely két szénatom között kémiai kötéssel rendelkezik, és ezért hosszabb szénhidrogénláncok előfutára) kialakulását egy szénatomból és a metilidin gyökből, a CH+-ból (amely mindenütt jelen van a csillagközi térben), és meglepő dolgot talált: a csillagközi felhőkben való kialakulásának sebessége több nagyságrenddel eltér a jelenlegi csillagászati modellekben használt értékektől.

Nitrogénplazma modellezése

A 2017-es Esposito et al. csoport olyan nitrogénplazmákat modellezett, mint amilyenek az űrhajókat körülveszik, amikor azok belépnek a Föld vagy a Titán légkörébe. Ilyen körülmények között a hőmérséklet elérheti a több tízezer fokot.

Az EGI rácsnak köszönhetően sikerült kiszámítani a nitrogénmolekulák ütközés indukálta disszociációs sebességét több rezgési gerjesztett állapotban a nitrogénatomokkal és a nitrogénmolekulákkal való ütközés által egyaránt.

Az EGI rácsnak köszönhetően sikerült kiszámítani a nitrogénmolekulák ütközés indukálta disszociációs sebességét több rezgési gerjesztett állapotban.