我院赵存元教授应邀参加小谷围科学讲坛解读诺奖化学奖

（以下转载自南都网：http://epaper.oeeee.com/G/html/2013-11/26/content_1978172.htm）

        “发展复杂化学体系多尺度模型”这个陌生描述，随着今年诺贝尔化学奖的公布而进入公众的视野。11月23日，由南方都市报和广东科学中心联合举办的小谷围科学讲坛，邀请永利集团3044noc登录入口物理化学研究所所长、博士生导师赵存元教授，专门解读今年的诺贝尔化学奖。虽然话题是艰深的化学理论，会场却爆满，听众非常专业的提问令赵存元赞叹不已。

       诺奖科学家“打开了一扇门”
       有科普作者形象解释本次诺贝尔化学奖的获奖原因，是将牛顿的苹果(代指以牛顿经典力学为基础的经典物理理论)和薛定谔的猫(代指量子物理。薛定谔为奥地利著名的量子物理科学家)很好地结合在一起。
赵存元说，传统物理和量子物理完全是两套完全不同的理论体系，但都有缺陷。比如经典物理只能处理宏观物体，例如化学上对分子所采用的球棍模型。分子由原子构成，原子又由原子核和电子构成，化学反应中所涉及到的电子的运动过程非常快，遵循量子力学的运动规律，经典物理对此无能为力。而量子物理可将这些电子的量子状态进行较为准确的描述。但是，“量子力学只能计算较小的分子体系，因为它要处理每一个原子核和电子。太大的分子由于所包含的原子核和电子的数目太多，在计算处理上非常非常困难。”因此为了处理大分子的复杂化学体系，科学家们在上世纪70年代提出了将量子力学和分子力学两种方法相结合的思路：即核心的化学变化用量子力学来精确计算，外围用分子力学，也就是牛顿的经典力学来算。
       赵存元说，科学家前辈巧妙结合了量子物理和经典物理各自的长处，就好像打开了一扇门，将牛顿的苹果和薛定谔的猫结合在了一起，解决了复杂化学体系的模拟问题，大大拓宽了所研究的分子尺度，是对化学科学领域产生巨大影响的成就。

        未来对医药和材料等有深远影响
        赵存元认为，复杂化学的多尺度模型应用将在生物、药物设计、材料设计、金属催化等领域产生非常深远的影响。未来的化学实验很多有可能可以直接在计算机上进行模拟。
        他解释，对于材料设计来说，决定材料的性能关键就是在其微观结构，微观结构的精细部分需要用量子力学来计算，其他宏观部分可以用分子力学来处理。如何调节其微观结构，使得它得到最好的宏观性能，多尺度模型计算的优势会非常明显。
      此外，在医药领域，比如要研发一种新型的药物，我们可以通过多尺度理论模型进行基于靶点的药物设计探索，研究活性位点和作用机制。然后可以通过经典力学或者半经验的办法，在成千上万个数据库化合物中筛选出可能的候选药物，再通过合成与活性测试等逐步实现新药的开发。多尺度模型在药物研发中的应用可以大大节省人力、物力、财力，提高新药研制的效率。

        现场观众提问专业 教授“嘿嘿”鼓励
        在当天的讲座现场，学术报告厅里观众爆满，其中大部分是来自各大高校生物、医药、物理、化学甚至石油勘探等专业的学生。看到有这么多人对艰深的化学理论问题感兴趣，赵存元教授相当欣慰。每有精彩提问，他都会笑出声来。“嘿嘿，你提出这个问题，说明你对这个理论理解过”，“嘿嘿，你的问题非常好，看来今天来听讲座的不是来浪费时间的”……原计划30分钟的互动环节，最终持续了一个多小时。会后赵存元感叹，“这些都是未来薪火”。

        Q：我听过一个外国教授的讲座，他把一个分子基因引入到药物分子里面，然后测试了大概1000多种最后合成的分子，寻找了很多活性点，最后筛选了100个左右。但是，他按照他软件设计出来的药物，前十个最好的反而在动物试验里面没有效果，排在大概50到60位的某两个分子才有效，为什么会出现这种偏差呢，今后能不能解决这个问题？
        A：我的理解有两个可能性。一是这个计算机药物辅助设计的精确度不够。另外，药物合成是纯化学行为，进入人体参与新陈代谢又是生物行为，这个过程非常复杂，所以做这个计算的时候，最主要的是建模是否合理。
        Q：想请你展望下一届诺奖化学奖会在哪个方面？
        A：很难预测，但肯定不会是理论化学领域了。从1981年理论化学获得诺贝尔化学奖到今年30多年的时间，理论化学领域先后三次获奖，每次间隔时间不到20年。由于计算机技术的飞速发展，理论计算化学才得到了飞速的发展，也越来越受到化学界的重视。