Dentro l’invisibile

È la rivoluzione della chimica quantistica: capace di entrare dentro la materia, osservare il comportamento degli atomi, comprendere i legami invisibili che tengono insieme le molecole e, oggi, progettare i farmaci del futuro ancora prima che vengano creati in laboratorio.

Di Francesca Fontana

 Non esiste solo la meccanica quantistica, ma anche la chimica. E sarà lei a cambiare il futuro dei farmaci del domani.
Per molti di noi è già difficile capire cos’è la fisica quantistica. Pensare che due particelle possono rimanere in contatto e avere le stesse informazioni anche ad anni luce di distanza. O che una particella possa essere contemporaneamente in un certo stato e nel suo opposto. Il famoso Gatto si Shroedinger: che, finchè era dentro alla scatola chiusa, poteva essere potenzialmente sia vivo che morto.

Sono concetti che vanno oltre la logica umana, ma non per questo sono meno veri. I computer quantistici sono già tra noi e hanno una potenza di calcolo infinitamente più grande dei loro progenitori. E ora, se non bastasse questa rivoluzione, all’orizzonte ce n’è subito pronta un’altra.

Una rivoluzione che non fa rumore. Non si vede nelle strade, non riempie le piazze. Eppure, da cento anni, sta cambiando il mondo più profondamente di quanto molti immaginiamo. È la rivoluzione della chimica quantistica: capace di entrare dentro la materia, osservare il comportamento degli atomi, comprendere i legami invisibili che tengono insieme le molecole e, oggi, progettare i farmaci del futuro ancora prima che vengano creati in laboratorio.

Tutto nasce da un’equazione. Una formula scritta nel 1926 dal fisico austriaco Erwin Schroedinger, destinata a diventare il pilastro della meccanica quantistica. Un secolo dopo, quella stessa equazione continua a guidare alcune delle più grandi trasformazioni scientifiche del nostro tempo.

A celebrarne il centenario è Accademia Nazionale dei Lincei, che a Roma ha riunito studiosi e ricercatori per fare il punto su una disciplina che, nata quasi come una sfida teorica, è diventata uno strumento concreto capace di incidere sulla vita quotidiana.

Per capire quanto la chimica quantistica abbia cambiato il mondo basta guardare alla medicina. Fino a pochi decenni fa, sviluppare un farmaco significava procedere quasi esclusivamente per tentativi. Migliaia di esperimenti, tempi lunghissimi, investimenti enormi e risultati incerti. Oggi, invece, gli scienziati riescono a prevedere il comportamento delle molecole prima ancora di sintetizzarle.

“I farmaci non si cercano più soltanto in laboratorio, ma anche nei computer”, spiega il chimico Vincenzo Aquilanti, professore emerito dell’Università di Perugia e tra gli organizzatori del convegno. La chimica quantistica permette infatti di comprendere in profondità come gli atomi interagiscono, quali legami si formano, quali reazioni innescano. Si accelerano i tempi e si riducono i costi.

Ma la medicina è soltanto una parte della storia.

Anche negli schermi degli smartphone, nelle batterie di nuova generazione, nei materiali ultraleggeri dell’aerospazio e persino nelle nanotecnologie, c’è spesso il lavoro invisibile della chimica quantistica che ha reso possibile progettare materiali con proprietà quasi “su misura”.

E c’è un dettaglio che racconta bene quanto questa rivoluzione sia stata pionieristica: i primi grandi computer della storia furono acquistati proprio dai chimici. Servivano per risolvere problemi troppo complessi per essere affrontati manualmente, come quelli legati alla struttura dei metalli o alle interazioni tra le molecole.

Quindi, la corsa alla potenza di calcolo moderna nasce anche nei laboratori di chimica.

L’equazione di Schroedinger descrive come evolve nel tempo lo stato di particelle e atomi. Un concetto apparentemente astratto che però ha aperto la porta a scoperte decisive. Comprendere il comportamento quantistico della materia significa infatti capire perché una reazione avviene, come si forma un legame chimico, quali trasformazioni sono possibili.

Per molti ricercatori è diventata una bussola.

“Per i chimici la meccanica quantistica è un faro nella notte”, osserva ancora Aquilanti. Una frase che sintetizza il senso di una disciplina capace di illuminare territori che fino a un secolo fa sembravano completamente irraggiungibili.

I premi Nobel assegnati negli ultimi anni dimostrano quanto il confine tra chimica, fisica, medicina e informatica sia ormai sempre più sottile. Le simulazioni molecolari vengono utilizzate per studiare nuove cure contro i tumori, progettare materiali intelligenti, migliorare l’efficienza energetica e persino sviluppare tecnologie quantistiche destinate a cambiare il calcolo del futuro.

E forse il dato più sorprendente è proprio questo: la rivoluzione quantistica non appartiene più soltanto ai laboratori. È già dentro la nostra vita quotidiana. Nei medicinali che assumiamo, nei dispositivi che utilizziamo.

Tutto partito da una formula scritta cento anni fa.