Les chercheurs de l'Université Simon Fraser offrent de nouvelles perspectives sur la façon dont les réactions chimiques peuvent être comprises et guidées. Les résultats de leur approche interdisciplinaire ont été publiés dans Physical Review Letters.

Bien que les réactions chimiques puissent être très complexes, elles suivent souvent une série d'étapes élémentaires au fur et à mesure de leur progression. Dans leur travail, le doctorat en chimie de la SFU. l'étudiante Miranda Louwerse et le professeur de physique David Sivak ont ​​découvert que les informations fournies par une coordonnée de réaction sur la progression d'une réaction sont exactement égales à la dissipation de cette coordonnée.

Leurs découvertes indiquent un lien profond entre deux domaines de la physique auparavant distincts :la thermodynamique stochastique, qui décrit les changements d'énergie et d'information, et la théorie des chemins de transition, qui détaille les mécanismes de réaction.

La découverte d'un lien entre ces deux domaines a permis à la paire de créer un cadre pour quantifier les informations sur une réaction contenues dans la dynamique du système, ce qui fournit une compréhension physique de ce que cela signifie pour une dynamique particulière d'être pertinente pour cette réaction.

Cette compréhension est particulièrement utile pour aider les chercheurs à naviguer dans des ensembles de données volumineux.

Les chercheurs notent que les progrès de l'informatique facilitent plus que jamais la simulation de systèmes complexes et de réactions chimiques, mais avec des informations utiles, ces simulations peuvent produire d'énormes quantités de données superflues. Ce cadre peut aider les chercheurs à séparer le signal du bruit, leur permettant de suivre exactement le déroulement d'une réaction.

À l'avenir, cela aidera les chercheurs et les ingénieurs à mieux identifier les goulots d'étranglement dans la production de produits chimiques, ce qui facilitera la conception d'interventions permettant un meilleur contrôle des réactions.

Grâce à une conception guidée, ils pourront réaliser une production de produits chimiques plus rapide et moins chère avec moins de déchets. Cela peut également guider une compréhension plus approfondie de la façon dont les médicaments pharmaceutiques fonctionnent dans le corps, suggérant des voies vers le développement de médicaments avec moins d'effets secondaires nocifs.

Cette idée soulève également des possibilités intrigantes pour plus de communication entre et parmi les disciplines. L'établissement de l'équivalence fondamentale entre les concepts de base dans des domaines distincts aide les théoriciens à appliquer la théorie établie d'un domaine à l'autre. Cela ouvre des opportunités pour adapter les méthodes de mesure de la dissipation d'énergie afin d'identifier les mécanismes de réaction, et pourrait fournir des informations supplémentaires à l'avenir.

"Nous ne cherchions pas cela", dit Sivak. "Nous l'avons trouvé au cours de l'étude d'autre chose. Mais cela s'intègre bien dans notre vaste domaine de recherche comprenant l'interaction de l'énergie, de l'information et de la dynamique dans la fonction biologique au niveau moléculaire." + Explorer plus loin

Rembobiner pour prédire les réactions chimiques en plusieurs étapes