Chimica teorica non computazionale
Oggigiorno la chimica teorica è quasi sinonimo di chimica computazionale (e solitamente quantistica).
Ci sono esempi di ricerca chimica recente (diciamo dopo il 2000) che sia teorica (cioè non sperimentale) ma non utilizzi calcoli estesi (es. HPC), non miri a produrre metodi computazionali migliori o non indaghi sui fondamenti matematici di metodi di chimica computazionale?
Qualcosa che immagino possano esistere sono modelli o modelli hamiltoniani nella chimica quantistica che sono risolvibili analiticamente (o con un aiuto minimo da parte dei computer), o matematica astratta come la topologia applicata alla chimica.
Risposte
Credo di poter rispondere affermativamente. Ci sono articoli che trovano connessioni tra la matematica astratta e la chimica, a volte addirittura scavalcando del tutto la fisica. Naturalmente, questi tipi di articoli sono considerevolmente più rari, ma sono sparsi là fuori.
Mi vengono in mente due articoli di cui mi piacerebbe discutere, ma letteralmente non ho il background necessario, mi va proprio sopra la testa. Il primo è Quantum Interference, Graphs, Walks, and Polynomials, Chem. Rev. 2018, 118, 10, 4887–4911. Questa è una teoria dei grafi piuttosto pura che non è correlata alla chemioinformatica. In particolare, trovo interessante che la connettività nell'azulene sia relativamente insolita, e questo probabilmente è profondamente connesso alle sue insolite proprietà fotofisiche. E poi c'è The Rouse Dynamic Properties of Dendritic Chains: A Graph Theoretical Method, Macromolecules 2017, 50, 10, 4007–4021, più teoria dei grafi con un po' di fisica, e il cui contenuto mi sfugge del tutto.
Sicuramente è stata impiegata una certa quantità di assistenza informatica per derivare i risultati di questi documenti, perché non c'è motivo di rinunciare a quello strumento. Tuttavia, non penso che questo conti come "calcoli estesi" nel senso che potresti aver avuto in mente.
La risposta è si.
C'è un lavoro nella termodinamica del non equilibrio che è puramente teorico, ad esempio:
Jarzynski, Christopher. "Eventi rari e la convergenza di valori di lavoro mediati in modo esponenziale". Revisione fisica E 73.4 (2006): 046105.https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.73.046105
Jarzynski, Christopher. "Relazioni di fluttuazione e forti disuguaglianze per sistemi isolati termicamente". Physica A: Meccanica statistica e sue applicazioni 552 (2020): 122077.https://arxiv.org/pdf/1907.09604.pdf
Potresti riconoscere Jarzynski come il creatore della famosa uguaglianza di Jarzynski:https://en.wikipedia.org/wiki/Jarzynski_equality
E parte del lavoro sulle transizioni di fase e sulla criticità sicuramente soddisfa i tuoi criteri. Qui vedrai documenti il cui scopo principale è sviluppare modelli teorici migliori per spiegare questi fenomeni e, nella misura in cui viene utilizzato il calcolo, è testare quei modelli. Ma il cuore di questi articoli è lo sviluppo dei modelli teorici stessi. Ecco un esempio:
Goodrich, Carl P., Andrea J. Liu e James P. Sethna. "Scaling ansatz per la transizione jamming." Atti dell'Accademia nazionale delle scienze 113.35 (2016): 9745-9750.https://www.pnas.org/content/113/35/9745.short
Infine, se accetti che il lavoro sulle macromolecole biologiche rientri nell'ambito della chimica, esiste anche un lavoro di chimica teorica/biofisica teorica che soddisfa i tuoi criteri, in cui vengono sviluppati modelli teorici per prevedere e spiegare le proprietà delle macromolecole, e i modelli vengono quindi testati computazionalmente o sperimentalmente:
Yoffe, Aron M., et al. "Le estremità di una grande molecola di RNA sono necessariamente vicine." Ricerca sugli acidi nucleici 39.1 (2011): 292-299.https://academic.oup.com/nar/article/39/1/292/2409062
Chakrabarti, Shaon, Christopher Jarzynski e D. Thirumalai. "Processività, velocità e caratteristiche universali dello svolgimento dell'acido nucleico da parte delle elicasi". Rivista biofisica 117.5 (2019): 867-879.https://www.biorxiv.org/content/biorxiv/early/2018/07/10/366914.full.pdf