FCUP usa realidade virtual para criar novos produtos químicos

Grupo de investigação da Faculdade de Ciências possui um dos maiores clusters de supercomputação do País. (Foto: DR)

Investigadores da Universidade do Porto estão a conceber novos produtos químicos recorrendo à realidade virtual. “Usamos programas de computador que se baseiam nas teorias que descrevem as interações entre átomos e moléculas para simular reações químicas” esclarece Alexandre Magalhães, docente do Departamento de Química e Bioquímica da Faculdade de Ciências (FCUP).

A área da Química Computacional sofreu um enorme impulso nas últimas décadas graças ao grande desenvolvimento tecnológico na área da eletrónica que tornou os computadores mais rápidos e economicamente mais acessíveis. “A relevância crescente desta área de investigação é patente na atribuição do prémio Nobel da Química em 1998 e em 2013 a químicos computacionais e pelo interesse demonstrado por um número cada vez maior de indústrias em contratar este tipo de especialistas para os departamentos de desenvolvimento de novos produtos”, nota Alexandre Magalhães, que é também investigador no Grupo de Química Teórica e Bioquímica Computacional que integra o Requimte-Ucibio, um Laboratório Associado para a Química Verde/Sustentável.

Para o docente da FCUP,” a química computacional permite a simulação de reações químicas, mesmo em condições difíceis ou impossíveis de realizar experimentalmente. Além de proporcionar interpretações dos fenómenos à escala atómica, a química computacional fornece resultados importantes que ajudam os experimentalistas a escolher caminhos de investigação mais viáveis, levando consequentemente a uma diminuição de custos e de tempo”. Além disso, “o avanço constante do hardware e software gráficos permite, hoje em dia, munir os investigadores de extraordinárias ferramentas de visualização dos resultados, sendo possível manipular modelos virtuais de moléculas de um modo intuitivo, o que ajuda muito a interpretação e previsão de fenómenos” conclui o docente.

É à luz desse conhecimento que o Grupo de investigação da Faculdade de Ciências, que possui um dos maiores clusters de supercomputação do País com mais de 50 Tflops de capacidade de cálculo, vem concentrando os seus esforços no desenvolvimento de novos fármacos e de novos materiais com propriedades catalíticas. Um exemplo deste último vetor de investigação é a conceção de nanoestruturas de carbono, como os nanotubos de carbono (estruturas formadas somente por átomos de carbono como a grafite ou o diamante mas adotando a forma de longos tubos) que criam espaços confinados onde reações químicas podem ocorrer com características energéticas alteradas. “Estes nano-reatores químicos, que surgem em materiais porosos, apresentam efeito catalítico, isto é, aceleram a velocidade de reações químicas que ocorrem no seu interior, o que terá impacto muito positivo na eficiência e consumo energético desses processos” explica Alexandre Magalhães.

Simulações computacionais recentes efetuadas neste Grupo de investigação mostraram que um tipo específico de reação química, quando ocorre no interior de nanotubos, sofre um aumento da sua velocidade superior a cem vezes relativamente ao meio aquoso, sendo que as diferentes características estruturais dos nanotubos determinam o alcance do efeito catalítico. Estes resultados promissores estão a ter desenvolvimento num projeto atualmente em curso, onde se pretende estudar as alterações químicas/estruturais que devem ser introduzidas nos nanotubos de carbono de modo a controlar e potenciar ainda mais o seu efeito catalítico.