Les chimistes computationnels de NUS ont développé une méthode qui permet d'identifier rapidement quelles interactions entre les groupes de molécules, ou entre les parties d'une très grosse molécule, sont petits et peuvent être ignorés. Cela permet de calculer plus efficacement et plus précisément les interactions entre les molécules.

Effets à plusieurs corps, qui renvoient au comportement collectif d'un grand nombre de constituants en interaction, sont nécessaires pour une description précise de la structure et de la dynamique de grands systèmes chimiques tels qu'une molécule de protéine, ou décrivant les propriétés des solvants polaires en vrac. Le plus souvent, cependant, ces effets sont simplement ignorés car il existe un grand nombre d'interactions possibles entre les divers constituants et il n'est généralement pas évident lequel de ceux-ci aurait un effet significatif. Typiquement, lorsque les effets à plusieurs corps sont ignorés, des approximations doivent être faites pour tenter d'en tenir compte. D'autre part, devoir calculer toutes les interactions à plusieurs corps possibles dans les grands systèmes chimiques utilise une énorme quantité de ressources de calcul.

Une équipe dirigée par le Pr Ryan BETTENS du Département de Chimie, NUS a développé une méthode générale qui peut rapidement identifier un petit ensemble d'interactions trimères (trois corps) et tétramères (quatre corps) qui sont responsables de la grande majorité de ces effets corporels supérieurs dans les grands systèmes chimiques. Ceci est réalisé en déterminant rapidement et avec précision l'interaction maximale possible que chaque trimère et tétramère individuel peut apporter à l'interaction globale. Si l'interaction maximale possible pour un trimère ou un tétramère est trop petite pour apporter une contribution significative à l'énergie d'interaction globale dans un grand système, il est ignoré. De cette façon, le nombre de calculs requis peut être réduit de quelques ordres de grandeur tout en produisant des résultats très précis.

Lorsque vous travaillez sur le calcul des effets à plusieurs corps, les chercheurs ont également trouvé deux causes principales d'interactions significatives à plusieurs corps. D'abord, l'induction à plusieurs corps se propage dans des chemins non ramifiés. Cela signifie que les interactions entre les corps se produisent en chaîne, l'un après l'autre. Seconde, les arrangements linéaires des corps favorisent l'alignement de la polarité moléculaire (dipôle de charge) qui renforce les interactions à plusieurs corps. Par conséquent, les molécules ont tendance à avoir des arrangements linéaires compacts et étendus. Les agencements compacts sont favorisés en raison des nombreux chemins courts non ramifiés reliant les corps. Les arrangements linéaires étendus sont également préférés car ils favorisent l'alignement des dipôles.

Le professeur Bettens a dit :"Cette étude fournit une explication rigoureuse sur la façon dont les effets coopératifs (interactions synergiques) améliorent la stabilité des hélices, ce qui en fait l'une des structures les plus courantes dans les biomolécules. Non seulement ces hélices favorisent l'alignement linéaire des dipôles, mais leur structure en forme de chaîne est cohérente avec la façon dont l'induction à plusieurs corps se propage."