เครื่องมือสร้างภาพโมเลกุล
ที่คิดค้นโดย Preston MacDougall และ Christopher Henze เว็บสล็อต ความปรารถนาของเราที่จะเห็นว่าองค์ประกอบสำคัญของธรรมชาตินั้นดูจะต้านทานไม่ได้ แม้ว่าการพูดถึงลักษณะที่ปรากฏของพวกมันในแง่ปกตินั้นไม่มีความหมายก็ตาม ในบรรดาประเภทที่ทันสมัยทั้งหมดของการเป็นตัวแทนของสิ่งที่มองไม่เห็น ไม่มีใครเสนอขบวนพาเหรดที่น่าดึงดูดใจไปกว่าการสร้างแบบจำลองของโมเลกุลขนาดใหญ่ จากชุดสูตร Glyptic ขัดเงาของศตวรรษที่สิบเก้าจนถึงโปรแกรมการสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ที่เพิ่มขึ้นในปัจจุบัน รูปภาพเหล่านี้ไม่เพียงแต่ตอบสนองความต้องการทางปัญญาของเราเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจและทำนายคุณสมบัติของโมเลกุลที่ทำงานเป็นหัวใจสำคัญของชีวิต , โรคและความตาย.
เนื่องจากโครงสร้างแบบลูกบอลและแท่งที่ดูแปลกตาในขณะนี้ได้ถูกแทนที่ด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์หลายโปรแกรม เช่น MolScript ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายของ Per Kraulis ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่ารูปแบบการนำเสนอที่แตกต่างกันอาจเน้นข้อมูลโครงสร้างประเภทต่างๆ ดังนั้น แต่ละระบบของการสร้างแบบจำลองจึงสามารถจัดการกับคุณสมบัติที่แตกต่างกันของโมเลกุลได้ ประวัติที่ยังไม่ได้เขียนเกี่ยวกับภาพสัญลักษณ์ของโมเลกุลจะบอกถึงความเชื่อมโยงที่ซับซ้อนระหว่างข้อมูลประเภทใหม่ วิธีการแสดงแทนแบบใหม่และแบบเก่า และคำถามการวิจัยที่กำหนดรูปแบบไวยากรณ์ทางสายตาของภาพ
ภาพลักษณ์ของ MacDougall และ Henze เกี่ยวกับวิตามินบี12 (รูปแบบไซยาโนโคบาลามิน) เป็นงานฝีมือร่วมกันของตัวแทนคลาสสิกและควอนตัม
ระบบใหม่ที่น่าดึงดูดใจที่สุดระบบใหม่คือระบบใหม่ที่คิดค้นโดยนักเคมี Preston MacDougall จาก Middle Tennessee State University และ Christopher Henze ผู้เชี่ยวชาญด้านการมองเห็นที่ NASA Ames Research Center ในแคลิฟอร์เนีย รูปภาพของพวกเขาอยู่บนพื้นฐานของการวิเคราะห์เชิงทอพอโลยีของการกระจายตัวของความหนาแน่นของความน่าจะเป็นของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นรากฐานที่สำคัญของทฤษฎีควอนตัมของ Richard Bader เกี่ยวกับอะตอมในโมเลกุล การใช้ laplacian ของการแจกแจงความน่าจะเป็น แบบจำลองของพวกมันจะวาดกราฟก้อนและโพรง การอัดขึ้นรูป และรูในเมฆอิเล็กตรอนรอบๆ แต่ละนิวเคลียสอย่างมีประสิทธิภาพ ประติมากรรมที่เป็นผลสามารถอธิบายได้ว่าเป็นงานฝีมือร่วมกันของตัวแทนคลาสสิกและควอนตัม
มิติที่สี่ถูกจัดเตรียมโดยรหัสสี
ซึ่งใช้มาตราส่วนสีรุ้งซึ่งสอดคล้องกับช่วงความเข้มข้นของประจุ ตั้งแต่การลดสีน้ำเงินที่ ‘เย็น’ ไปจนถึงความเข้มข้นของสีแดงที่ ‘ร้อน’ การเปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีเหลืองสอดคล้องกับการผันผวนระหว่างการพร่องกับความเข้มข้น และสีขาวแสดงถึงความเข้มข้นสูงสุด แม้จะมีข้อมูลแบบจำลองและสีจำนวนนี้ แต่ภาพนิ่งของโมเลกุลที่ซับซ้อนยังคงซับซ้อนอย่างน่าผิดหวังที่จะคลี่คลาย กระบวนการสร้างภาพข้อมูลเสร็จสมบูรณ์โดยเครื่องมืออำนวยความสะดวกแบบเคลื่อนไหวรอบตัวและโดยโปรแกรมแก้ไขฟังก์ชันความทึบที่ช่วยให้เราสามารถโฟกัสและโฟกัสใหม่แบบโต้ตอบกับคุณลักษณะที่มีความกังวลเป็นพิเศษ (ดูTheor. Chem. Acc. 105, 345; 2001)
ไม่ต้องสงสัยเลยถึงลักษณะที่เย้ายวนใจที่จับต้องได้ของเครื่องมือนี้ แต่ความเฉลียวฉลาดทั้งหมดคุ้มค่ากับความพยายามในแง่วิทยาศาสตร์หรือไม่? คำตอบคือใช่แน่นอน เนื่องจากเป็นการขยายอำนาจของแบบจำลองสามมิติเพื่อทำนายพันธะเคมี โครงร่างที่เป็นก้อนไม่เพียงแต่เผยให้เห็นพันธะโควาเลนต์ที่แรงซึ่งให้ความสมบูรณ์ของโครงสร้างของโมเลกุลอย่างชัดเจนเท่านั้น แต่ยังมีประสิทธิภาพมากในการบ่งชี้ตำแหน่งของปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โควาเลนต์ การเชื่อมโยงที่อ่อนแอกว่าซึ่งโดยทั่วไปแล้วเกี่ยวข้องกับอะตอมไฮโดรเจนที่ส่วนปลายของโมเลกุลขนาดใหญ่ เครื่องมือสร้างแบบจำลองพลาสติกเปิดเผยโทโพโลยีที่อนุญาตให้ระบุไซต์ปฏิกิริยา ซึ่งรวมถึงไซต์ใหม่ที่อยู่นอกขอบเขตของอัลกอริธึมตามกฎ การระบุไซต์ดังกล่าวมีศักยภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการออกแบบยา
อย่างที่ MacDougall ตระหนักดีว่า บรรพบุรุษทางประวัติศาสตร์ของเทคนิคดังกล่าวของ ‘การพอดี’ ของประติมากรรมได้ย้อนกลับไปที่แบบจำลอง ‘lock-and-key’ ของการผูกวัสดุพิมพ์ที่สนับสนุนโดย Emil Fischer ในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้าเป็นอย่างน้อย แม้กระทั่งเสียงสะท้อนของความคิดของ Nicholas Lemery ผู้เขียนCours de chymieในปี 1675 ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกเย้ยหยันจากการคาดเดาของเขาว่า “การรวมตัวทางเคมีระหว่างสารสองชนิด เช่น กรดและเบส อาจนำมาพิจารณาโดยสมมุติว่า อนุภาคของอันหนึ่งมีคมและมีรูพรุนอีกอันหนึ่ง และส่วนผสมทางเคมีนั้นได้รับผลกระทบจากการปรับจุดเข้าไปในรู”
มีความรู้สึกที่ดีว่าด้วยเครื่องมือใหม่ ซึ่งมักจะเกิดขึ้นในการสร้างภาพข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ ชนิดพื้นฐานของความพึงพอใจทางภาพและการทำงานทางวิทยาศาสตร์จะหล่อเลี้ยงกันและกันอย่างเท่าเทียมกัน สำหรับภาพเคลื่อนไหว fly-around ให้ดูที่http://www.nas.nasa.gov/~chenze/Preston/b12.mpg เว็บสล็อต
