“Los químicos son los arquitectos de la materia, porque diseñan y sintetizan moléculas con propósitos concretos para mejorar la vida”
Entrevista
Cristina Junyent
Trabajar con moléculas no es fácil porque quedan lejos de nuestra escalera. Si la química clásica, la experimental, utiliza el laboratorio, la teórica —la especialidad de esta vecina de Sarrià— utiliza la simulación por computadoras. Entrevistamos Mariona Sodupecatedrática de la UAB y referente en química teórica y computacional. De hecho, pese a su visión crítica con los rankings, ocupa la posición 314 de las 1000 investigadoras más destacadas de España (CSIC).
“Históricamente, la química ha hecho contribuciones vitales: el tratamiento y la potabilización del agua, la producción de fertilizantes o el desarrollo de analgésicos y antibióticos”
A menudo el término química se utiliza de forma peyorativa. ¿Cómo explicaría qué es realmente?
La química estudia la composición de la materia, sus propiedades, estructura y transformaciones: las reacciones químicas. Podríamos decir que los químicos son los arquitectos de la materia, porque diseñan y sintetizan moléculas con propósitos concretos para mejorar la vida. Históricamente, ha realizado contribuciones vitales: el tratamiento y la potabilización del agua, la producción de fertilizantes o el desarrollo de analgésicos y antibióticos. Ahora, por ejemplo, se centra en el diseño de nuevos materiales para celdas fotovoltaicas.
¿El último Premio Nobel de Química se otorgó por una aplicación sostenible?
Se concedió a tres investigadores por el desarrollo de estructuras metalo-orgánicas. Estos materiales forman redes reticulares porosas que permiten, entre otras aplicaciones, capturar gases como el CO2o extraer humedad del aire del desierto y convertirla en agua potable.
Su equipo se acerca a los procesos químicos desde la simulación computacional. ¿En qué consiste su trabajo?
La química computacional es una herramienta esencial para saber qué ocurre exactamente con los átomos durante una reacción: qué enlaces se rompen, cuáles se forman y cuál es el camino que lleva de los reactivos a los productos. De esta forma, podemos determinar la vía más favorable para optimizar y diseñar nuevos reactivos, procesos y materiales.
¿Cuándo dejó la química de ser una ciencia puramente experimental?
En 1998 se otorgó el premio Nobel a dos químicos teóricos, Walter Kohn y John Pople, por sus contribuciones al desarrollo de métodos teóricos. Desde entonces, las simulaciones computacionales están presentes de forma rutinaria en todos los laboratorios de investigación química. Las simulaciones computacionales son una herramienta muy potente para obtener información a nivel atómico.
¿Cómo ha evolucionado la química computacional?
Inicialmente, se utilizaba sobre todo para interpretar las observaciones experimentales determinando el mecanismo atómico subyacente. Actualmente, la química computacional es capaz de diseñar y mejorar procesos de forma predictiva.
¿En qué proyectos concretos ha intervenido su laboratorio?
Con Salvador Ventura, del Instituto de Biotecnología y Biomedicina de la UAB, colaboramos en la mejora de un fármaco inhibidor de las placas de amiloide que causan ciertas cardiopatías. Creo que ahora se están realizando estudios farmacológicos y toxicológicos previos a las pruebas clínicas. También simulamos cómo los primeros aminoácidos se podían unir sobre una superficie de feldespato para iniciar proteínas, emulando lo que podría haber ocurrido en el origen de la vida.
Trabaje a nivel nanométrico (escala 10-9 metros = 0,0000000001 metro o aún menor), ¿qué ventajas tiene esta dimensión?
En escaleras tan pequeñas la relación entre superficie y volumen es muy grande. Esto nos ofrece gran cantidad de puntos de exposición para observar y aprovechar las interacciones atómicas y moleculares.
¿También realiza simulaciones basadas en mecánica cuántica?
Dependiendo del tipo de simulación, utilizamos unas técnicas u otras. Las moléculas están formadas por átomos que tienen electrones, y éstos no pueden estudiarse con mecánica clásica; debemos recurrir a la mecánica cuántica para entender cómo se distribuyen. Esta distribución es, precisamente, la que determina sus propiedades químicas.
La inteligencia artificial también ha entrado en el campo de la química computacional.
Efectivamente. Los cálculos para resolver las ecuaciones del movimiento de los electrones son extremadamente costosos y largos. Para agilizarlos, se entrenan modelos de IA con precisión para obtener resultados con precisión cuántica sin tener que realizar cálculos. La IA también ha sido decisiva para desarrollar el sistema AlphaFold (de Google DeepMind), que, a partir de su secuencia de aminoácidos, determina la estructura tridimensional de las proteínas, la forma que le permitirá realizar el trabajo que le toca, como el del músculo estirarse y enroncharse. La IA también ayuda a identificar patrones en reacciones químicas para predecir qué rendimiento tendrá una reacción, automatizando procesos y facilitando el cálculo complejo.
Cuando habla de cálculos, ¿a qué operaciones se refiere?
Fundamentalmente ecuaciones diferenciales y que involucran, esencialmente, el cálculo de integrales.
¿Cuál sería la pregunta a la que todo el mundo quisiera dar respuesta?
Poder estudiar sistemas complejos de miles de átomos con precisión cuántica y de forma rápida.
¿Qué descubrimiento prevé que puede ocurrir en los próximos 10 o 15 años?
El entrenamiento de la inteligencia artificial para realizar cálculo cuántico y la consolidación de los ordenadores cuánticos. Esto nos permitiría simular sistemas de una magnitud hasta ahora inalcanzable.
“Busco que un alumno sepa identificar posibles errores y sea capaz de desarrollar la investigación por sí mismo, siguiendo un camino independiente.”
La inteligencia artificial también ha irrumpido en la docencia. ¿Cómo evitar que enmascare el conocimiento de un alumno?
Es todo un debate. Los modelos de lenguaje son cada vez más sofisticados y sus respuestas, más cuidadosas; sin embargo, si se utilizan mal, empobrecen el aprendizaje. Desde la pandemia, en Europa se ha detectado bastante absentismo en las aulas. El alumno autodidacta puede utilizar la IA para profundizar en el conocimiento, pero quien sólo busca el título la utiliza para que le haga el trabajo.
“Con la irrupción de la IA, evaluar mediante trabajos se ha vuelto muy complicado; quizás habría que volver a los exámenes orales, aunque no es una solución sencilla de logística”
Esto genera un problema al profesorado.
Sí, recibes trabajos bien ejecutados en los que no sabes cuál ha sido la implicación real del estudiante. Evaluar mediante trabajos se ha vuelto muy complicado; quizás habría que volver a los exámenes orales, aunque no es una solución sencilla de logística. Actualmente, nuestras discusiones se centran en cómo debemos transformar la evaluación, cómo plantear las clases y, sobre todo, cómo potenciar el pensamiento crítico.
¿Cómo es la investigación universitaria?
Por lo general, un investigador prepara un proyecto y lo presenta a convocatorias competitivas; si gana, obtiene la financiación para desarrollarla. La investigación en la universidad es bastante libre, a diferencia de los centros de investigación, donde está más orientada por ser especializados. Por el contrario, en la universidad es más complejo: debemos compaginar la investigación con la docencia, tenemos menos tiempo y competimos por los mismos recursos. Hay que dedicarle muchas horas, porque si te quedas sin financiación o sin becas, no puedes formar equipo ni dirigir tesis; la búsqueda se detiene y después es muy difícil de recuperar.
“Hay investigadores que no quieren venir a Barcelona porque con su salario no se pueden pagar la vivienda.”
¿Qué consejo daría a los jóvenes que quieren dedicarse a la investigación?
Que hagan lo que realmente les gusta y les motiva porque las becas son muy precarias. De hecho, hay investigadores que no quieren venir a Barcelona porque con su salario no se puede pagar la vivienda.
¿Por qué estudió Ciencias Químicas?
De hecho, quería hacer bioquímica, pero en esa época no existía como titulación. Así que decidí llegar a través de la química. Al finalizar el primer ciclo, los profesores de diferentes especialidades nos daban charlas para convencernos de elegir la suya. Recuerdo especialmente la del profesor Joan Bertrán, un químico cuántico pionero y referente en España. Nos explicó cómo la química teórica simula los procesos para entender qué ocurre, cómo pasa y por qué pasa. Sentí que esto respondía al «porque» de las cosas y elegí la especialidad de química física. Después de la tesis en química teórica, me fui dos años a Estados Unidos y volví.
¿Entró directamente en la Autónoma?
Entré con una plaza de interina y, al cabo de unos años, me estabilizé profesionalmente.
¿Qué es lo que encuentra más fascinante de tu búsqueda?
Me apasiona entender la estructura de las moléculas: por qué son cómo son, por qué se disponen en el espacio de una manera determinada y cómo interaccionan. Son procesos muy delicados y, al mismo tiempo, muy creativos. ¡Con la computación puedes probar cualquier reacción que te imagines! Quizás después no se podrá sintetizar o no servirá para nada, pero de simular, puedes simular todo lo que quieras.
¿Qué cualidades cree clave para trabajar en química teórica?
Tener criterio como en toda la investigación. Lo que busco es que un alumno sepa identificar posibles errores y sea capaz de desarrollar la investigación por sí mismo, siguiendo un camino independiente.
¿Quieres añadir algo más?
Sólo que he disfrutado mucho investigando en la universidad. Me siento afortunada y una privilegiada.
Puede escuchar la entrevista completa en este enlace.
