“Simulo il comportamento di atomi e molecole usando il calcolatore” – Intervista al professor Michele Parrinello

Osservo con soddisfazione che personalità molto importanti, di primo piano, concedono interviste a Ticinolive. Ne siamo realmente onorati. Come dite? Sì, ehm, ci sono delle eccezioni, ma queste appartengono agli incerti del mestiere. Mai perdersi d’animo!

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2018

Il professor Michele Parrinello (Facoltà di Informatica dell’USI e Politecnico di Zurigo) è conosciuto per i suoi contributi nell’ambito di numerose innovazioni tecniche nella scienza dei materiali; è membro di numerose associazioni scientifiche, tra le quali la British Royal Society e l’Accademia Nazionale dei Lincei italiana. Lo ringraziamo per averci concesso questa intervista esclusiva.

Ticinolive  Professore, di che cosa si sta occupando in particolare in questo periodo?

Michele Parrinello  Assieme ai ragazzi del mio gruppo di ricerca, simulo il comportamento di sistemi di atomi e molecole usando il calcolatore; oggigiorno con i computer esistenti queste simulazioni numeriche stanno diventando dei veri e propri esperimenti. La scienza si può descrivere come appoggiata su tre pilastri: quello sperimentale, che avviene in laboratorio, quello teorico, vale a dire l’ideazione di equazioni che vengono studiate con carta e penna o con un modesto contributo del computer, e infine c’è la simulazione, che è una strada intermedia tra le due precedenti. Si possono fare simulazioni numeriche che aiutino a capire gli esperimenti e in alcuni casi possono addirittura rimpiazzarli, ad esempio nel caso di esperimenti con sostanze radioattive o velenose, invece di farli in laboratorio si possono semplicemente simulare. Questa procedura di simulazione è utile per prevedere nuovi fenomeni, studiare materiali con nuove proprietà, disegnare farmaci nuovi e più potenti, e molto altro.

Il nostro gruppo si occupa principalmente di sviluppare più potenti metodi di calcolo, è quello per cui siamo più famosi. Queste tecniche hanno uno spettro d’applicazione molto vasto, dallo studio di farmaci, alle proprietà dei materiali, ad esempio quelli per le cellule fotovoltaiche (stiamo studiando come fare in modo che durino di più e che costino meno). Anche nel caso dei farmaci, si tratta di migliorare le loro proprietà, o trovarne di nuovi. Queste sono dunque le aree in cui ci muoviamo: sviluppo di metodi e loro applicazione alla scienza dei materiali e anche alle biotecnologhe.

Per questo ambito di ricerca, quello legato alle biotecnologie, lavorate in collaborazione con il nuovo master in medicina dell’USI?

C’è senza dubbio un collegamento a livello di temi, ma non è ancora istituzionalizzato, dal punto di vista delle collaborazioni siamo del tutto aperti.

Quanti dottorandi ha al momento?

Attualmente nel gruppo ci sono sei ricercatori che stanno scrivendo la propria tesi di dottorato.

Su cosa stanno lavorando, ad esempio?

Uno di loro sta facendo qualcosa che è direttamente legato ai farmaci. Di solito il farmaco è una piccola molecola (es. aspirina, paracetamolo), ma come agisce? La solubilità è un fattore fondamentale per la loro efficacia, allo stesso modo altre proprietà sono importanti per la capacità del farmaco di arrivare a destinazione. Queste proprietà dipendono dall’ordine cristallino in cui sono disposte le molecole, vale a dire da come sono ordinate. Diversi polimorfi hanno proprietà diverse e questo ricercatore sta sviluppando con successo dei metodi per scoprire tutti i polimorfi.

Per quanto riguarda, invece, i più potenti metodi di calcolo, di che cosa si tratta nello specifico?

Il computer è una macchina meravigliosa, ma non può fare tutto, ci sono dei limiti molto forti, sia in termini di sistemi, vale a dire quante molecole al massimo posso simulare, sia in termini temporali, vale a dire per quanto tempo siamo in grado di simulare il comportamento della materia. Questo secondo tema, il problema del tempo, è una grave limitazione nel nostro ambito, in quanto spesso abbiamo bisogno di simulare il comportamento delle molecole per tempi molto lunghi, ma per farlo non possiamo permetterci di far funzionare il computer giorno e notte per dieci anni prima che questo ci dia la risposta. Bisogna far eseguire questi calcoli al computer in un tempo ragionevole, dunque abbiamo creato dei sistemi per, diciamo, imbrogliare il computer, e farci dare la risposta in tempi più ridotti. L’industria farmaceutica, ad esempio, usa correntemente i nostri metodi.

Quali direzioni future di ricerca prevede per il suo gruppo?

È difficile da dire, il futuro si vede intanto che si va, certamente si cercherà di migliorare la qualità delle simulazioni e di applicarle a problemi sempre più complicati.

Lei come si definisce: fisico, chimico, informatico?

Lavoro in una zona di confine tra la fisica e la chimica, dipende come mi si vuole considerare; ho pubblicato articoli e ricevuto riconoscimenti in entrambi i campi, ma nell’animo mi sento un fisico, lo sarò sempre, anche se naturalmente apprezzo molto anche la chimica.

Cosa direbbe a uno studente del liceo, intimorito dall’iscriversi a una facoltà di “scienze dure”?

Per prima cosa deve piacere, voglio dire che lo studente in questione deve avere un po’ di vocazione; poi le cose non sono così difficili come sembrano, è un mestiere bellissimo per diversi motivi: infatti, è un mestiere che non è mai uguale, ogni giorno c’è un problema diverso, non è affatto ripetitivo. Inoltre si ha a che fare con gente intelligente, appassionata e giovane, con una forte motivazione, che prova amore per quello che fa, dunque i rapporti umani hanno un sapore speciale. Si viaggia per il mondo, anche se non si diventa ricchi. Ma soprattutto c’è un’eccitazione, ogni giorno si scoprono cose nuove, è un lavoro emozionante. Credo che molti miei colleghi condividano il mio punto di vista, io personalmente mi ritengo molto fortunato a fare questo lavoro.

Esclusiva di Ticinolive