S simulacijami do srčike kemijskih reakcij

Dr. Matic Pavlin je raziskovalec na Odseku za katalizo in reakcijsko inženirstvo na Kemijskem inštitutu.

Predstavite nam instrument, ki ga najpogosteje ali najraje uporabljate pri delu.

Superračunalnik. V grobem si ga lahko predstavljate kot ogromno število osebnih računalnikov, združenih v enega, pri tem pa se lahko uporabljajo vsi hkrati za en sam izračun. Dostop imam do dveh superračunalnikov, enega v Mariboru (HPC Vega) in drugega na Kemijskem inštitutu (Ažmanov računski center), nanju pa se povežem prek namiznega računalnika v pisarni.

Kako bi povprečno razgledanemu v največ sto besedah razložili, kaj raziskujete?

Z računalniškimi simulacijami skušam razumeti in pojasniti, kako potekajo kemijske reakcije na različnih materialih ter kako se manjše molekule (potencialna zdravila) vežejo na proteine in vplivajo na njihovo delovanje.

Rezultati simulacij so v pomoč eksperimentalistom, saj na atomskem nivoju omogočijo vpogled v dogajanje v sistemih, ki jih preučujejo. Atomistično razumevanje dogajanja jim lahko olajša načrtovanje novih eksperimentov ter tako prihrani veliko časa in sredstev, kar je zelo pomembno pri razvoju tako zdravil kot novih materialov.

Trenutno se ukvarjam z razvojem novih materialov, ki bi zmanjšali porabo energije pri energijsko zelo potratni proizvodnji amonijaka. Amonijak je pomemben člen pri zelenem prehodu kot nosilec za shranjevanje vodika, ta pa se omenja tudi kot energent prihodnosti.

Zakaj imate radi znanost?

Znanost odkriva, kar je človeštvu še neznano. Pri delu v znanosti me privlači to, da ko prideš do odgovora na eno vprašanje, se takoj odkrije še več vprašanj o isti tematiki. Tako se vedno bolj poglabljaš v svojo temo raziskovanja, saj z novimi odkritji postajaš bolj in bolj radoveden.

Kaj dobrega bi vaše delo lahko prineslo človeštvu?

Rezultati mojih raziskav lahko pripomorejo k odkritju novih materialov za olajšanje proizvodnje amonijaka. Ker se amonijak lahko uporablja kot nosilec za shranjevanje vodika, smo z vsakim odkritjem na tem področju korak bližje uporabi vodika kot energenta. To pa pomeni napredek k širši uporabi brezogljičnih tehnologij.

Kdaj ste vedeli, da boste raziskovalec?

V sedmem razredu osnovne šole smo pri kemiji delali poskuse. Pri mešanju dveh raztopin različnih barv smo dobili raztopino popolnoma tretje barve. To me je tako navdušilo, da sem se odločil, da bom študiral kemijo.

Med študijem sem se spoznal z računsko kemijo, kjer lahko med drugim s simulacijami vidimo nastajanje in cepljenje kemijskih vezi med kemijskimi reakcijami. Takrat sem se odločil, da se želim ukvarjati z računsko kemijo in kasneje tudi računsko biofiziko.

Kaj zanimivega poleg raziskovanja še počnete?

Nekaj časa sem študiral umetnostno zgodovino, ki me še vedno zelo zanima, vendar zanjo na žalost nimam dovolj časa na račun vrtnarjenja ter treh rahlo preveč razvajenih mačk in psa.

Kaj je ključna lastnost dobrega znanstvenika?

Odprtost za kritiko in dobre komunikacijske veščine, saj znanstveniki ne delamo sami, ampak v skupinah. Prav tako je pomembno, da znamo svoje rezultate predstaviti tako drugim znanstvenikom kot širši javnosti.

Katero bo najbolj prelomno odkritje ali spoznanje v znanosti, ki bo spremenilo tok zgodovine v času vašega življenja?

Integracija umetne inteligence v vse pore našega življenja. Ta bo, v dobro in slabo, nadgradila veliko naših omejitev.

Bi odpotovali na Mars, če bi se vam ponudila priložnost?

Takoj!

Na kateri vir energije bi stavili za prihodnost?

Trenutno bi rekel jedrska energija, vendar bi jo znal v prihodnosti prehiteti vodik.

S katerim znanstvenikom v vsej zgodovini človeštva bi šli na kavo?

Z Aristotelom ali Aviceno. Pri obeh me navdušuje to, da sta bila celovita znanstvenika, strokovnjaka na več različnih področjih, kar je danes (skorajda) nemogoče. Prav tako je bila raziskovalna in laboratorijska oprema, ki sta jo imela na voljo, drugačna, bolj enostavna od današnje, pa vendar sta že takrat prišla do cele vrste za človeštvo temeljnih odkritij. Poleg tega se je v njunem času znanost in raziskovanje obravnavalo povsem drugače kot zdaj.

Katero knjigo, film, predavanje, spletno stran s področja znanosti priporočate bralcu?

Pravkar berem knjigo Povesti o elementih I. Nečajeva, ki bralcu na prijazen način, v obliki kratkih zgodb, predstavi, kako so bili odkriti nekateri kemijski elementi.

Od filmov oziroma televizijskih serij pa me je najbolj navdušila serija Črno ogledalo (Black Mirror), ki prikazuje nepričakovane vplive novih tehnologij na sodobno družbo. Prve epizode so bile posnete pred več kot desetimi leti in tehnologije, ki jih opisujejo, niso daleč od dejanske uporabe dandanes.

Česa ne vemo o vašem področju, pa bi nas presenetilo?

Eno izmed področij, kjer je računska kemija izjemno pomembna, je odkrivanje zdravil za redke bolezni. Tradicionalno odkrivanje zdravil zahteva veliko časa in sredstev, računska kemija pa raziskovalcem omogoča, da z računalniki pregledajo obsežne knjižnice virtualnih spojin proti specifičnim tarčam bolezni, kar občutno pospeši začetne faze odkrivanja zdravil.