Je leest:

Moleculaire meetkunde

Moleculaire meetkunde

Auteur: | 24 maart 2013

Het berekenen van de oppervlakte van een molecuul is een uitdaging voor biochemici. Een nieuwe aanpak, bedacht door een professor van een Koreaanse universiteit, kan misschien wel de berekeningen versnellen, door meetkundig te kijken naar de stoffen.

Een professor van de Hanyang universiteit in Zuid-Korea is, zoals hij het zegt, bezig met een nieuw vakgebied. Hij wil meetkunde gebruiken om scheikundigen en biochemici over de hele wereld verder te helpen.

Een digitale simulatie van een ingewikkeld molecuul. Je kan je voorstellen dat het heel lastig is om te bepalen wat de oppervlakte van zo’n gekronkelde vorm is.
Deok-Soo Kim, Hanyang University

Hij ziet dit gebeuren door computerprogramma’s te ontwikkelen die op een eenvoudige manier het oppervlak van een molecuul kunnen berekenen. Hiervoor maakt hij onder andere gebruik van Voronoi-diagrammen. Zo’n diagram is een manier om een oppervlak op te delen in vakjes. Hij werkt als volgt: in een vlak is een aantal punten aanwezig. Vervolgens deel je het vlak zo op in vakjes, dat elk punt in een vakje ligt waarin dat hele vakje dichter bij dat punt ligt dan bij elk ander punt. Zie de afbeelding voor een duidelijker uitleg.

Van twee naar drie dimensies

Het is geen verkeerd idee om dit soort diagrammen te gebruiken voor moleculen. Je hebt daar ten slotte op een natuurlijk wijze al een soort punten: de atomen in een molecuul. Dat betekent niet dat het probleem dat professor Deok-Soo Kim probeert op te lossen eenvoudig is. De Voronoi-diagrammen zijn vooral in twee dimensies gebruikt. Om ze nuttig te maken voor moleculen, die altijd driedimensionaal zijn, moest hij flink nadenken. Uiteindelijk lukte het hem wel om een programma te schrijven dat 3D Voronoi-diagrammen kon maken bij een molecuul.

Een eenvoudig voorbeeld van een Voronoi-diagram. Je ziet dat er om elk vakje een bepaalde kleur is. Het vakje om het punt geeft precies aan tot waar het vak het dichts bij het punt in het vak ligt. Kijk om het helderder te maken eens naar het rode vakje, linksonderin. De bovenste rand van dit vak is precies de lijn die evenver van het punt in het rode vakje en de punt in het roze vakje ligt. Als je zulke lijnen trekt tussen elke twee ‘buurpunten’ krijg je uiteindelijk een mooi indeling in vakjes. In twee dimensies is dit nog wel te doen; neem een lineaal, wees nauwkeurig en geduldig. In drie dimensies is het moeilijk; dan moet je niet meer de lijn vinden die precies evenver van twee punten ligt, maar van drie! Kim is het gelukt om voor drie dimensies snel Voronoi-diagrammen te maken. Hij zag er ook nog meteen toepassingen voor, onder andere voor biochemici.
Augochy at en.wikipedia

Oppervlak belangrijk voor scheikunde

Kim denkt dat hij ervoor kan zorgen dat biochemici veel minder tijd kwijt zijn aan het bepalen van molecuuloppervlakken. Weten wat het oppervlak is is belangrijk, omdat het (onder andere) helpt om te bepalen waarmee je een stof kan oplossen. Daar bestaan nu al methoden voor, maar volgens Kim zijn deze niet zo efficiënt als zijn methode.

Kim is in ieder geval ambitieus. Hij voorziet een heel nieuw vakgebied, dat hij moleculaire meetkunde noemt. Volgens hem zijn er nog veel meer toepassingen van meetkunde te vinden voor moleculen. Al deze toepassingen moeten nog onderzocht en gevonden worden, maar dat is slechts een kwestie van tijd. We zullen zien, misschien kan meetkunde inderdaad wel het onderzoek naar moleculen versimpelen en versnellen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 maart 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.