John Pople Kimdir?

John Pople, bilgisayar destekli kuantum kimyasının gelişmesine öncülük eden, Gaussian programıyla tanınan ve 1998 Nobel Kimya Ödülü’nü kazanan bilim insanıdır.

John Pople kimdir? Modern hesaplamalı kimyanın gelişmesinde büyük rol oynayan İngiliz matematikçi ve teorik kimyagerdir. Moleküllerin yapısını ve özelliklerini yalnızca laboratuvar deneyleriyle değil, matematiksel yöntemler ve bilgisayar hesaplamalarıyla incelemeyi çok daha kullanışlı hale getiren çalışmalar yaptı.

Pople’ın adı özellikle Gaussian adlı kuantum kimyası programıyla özdeşleşmiştir. Geliştirdiği yöntemler sayesinde moleküllerin davranışlarını bilgisayar ortamında hesaplamak, kimyasal reaksiyonları incelemek ve henüz deney yapılmadan bazı moleküler özellikleri tahmin etmek mümkün hale geldi.

John Pople’ın Hayatı

John Anthony Pople, 31 Ekim 1925 tarihinde İngiltere’nin Somerset bölgesindeki Burnham-on-Sea kasabasında doğdu. Üniversite eğitimi geleneği olmayan bir aileden gelmesine rağmen daha çocukluk yıllarında matematiğe olağanüstü bir ilgi göstermeye başladı.

Eğitimi için Bristol’a gönderildi ve Bristol Grammar School’da öğrenim gördü. Matematik konusundaki yeteneği kısa sürede öğretmenlerinin dikkatini çekti.

Kaynaklarda Pople’ın henüz 12 yaşındayken bulduğu eski bir matematik kitabını okuyarak kendi kendine kalkülüs öğrenmeye başladığı anlatılır. Matematik onun için yalnızca bir okul dersi değil, doğayı anlamanın bir yolu haline gelmişti.

Cambridge Yılları

II. Dünya Savaşı devam ederken Pople, 1943 yılında Trinity College, Cambridge’e kabul edildi. Matematik eğitimi aldı ve savaş şartları nedeniyle hızlandırılmış bir programda öğrenimini tamamladı.

Üniversiteden sonra bir süre Bristol Aeroplane Company’de çalıştı. Ancak endüstrideki bu dönem uzun sürmedi. Pople’ın asıl istediği akademik araştırmaydı.

1947 yılında Cambridge’e geri döndü. Burada teorik kimyanın öncü isimlerinden John Lennard-Jones ile çalışma fırsatı buldu.

Matematik eğitimi almasına rağmen ilgisi giderek moleküllerin yapısını matematiksel yöntemlerle açıklamaya yöneldi. 1951 yılında doktorasını tamamladı.

Matematikten Kuantum Kimyasına

John Pople’ın bilimsel kariyerini ilginç kılan noktalardan biri, klasik anlamda kimya eğitimiyle yetişmiş bir araştırmacı olmamasıydı.

O, kimyasal problemlere büyük ölçüde bir matematikçi gözüyle yaklaşıyordu.

Kuantum mekaniğinin temel denklemleri atom ve moleküllerin davranışını açıklayabiliyordu. Fakat birkaç elektrondan daha karmaşık sistemlerde bu denklemleri tam olarak çözmek son derece zordu.

Pople’ın temel amacı bu sorunu daha kullanışlı hale getirmekti:

Bilgisayarları kullanarak gerçek moleküllerin yapısını ve özelliklerini güvenilir biçimde hesaplayabilir miyiz?

Onun bilimsel kariyerinin büyük bölümü bu soruya cevap aramakla geçti.

Ab Initio Yöntemi Nedir?

Pople’ın çalışmalarında sık karşılaşılan kavramlardan biri ab initio yöntemidir.

Latince olan bu ifade kabaca “başlangıçtan itibaren” anlamına gelir.

Kimyada ise bir molekülün özelliklerinin mümkün olduğunca temel fizik ve kuantum mekaniği ilkelerinden hareketle hesaplanmasını ifade eder.

Basit bir örnekle anlatırsak; bir kimyager laboratuvarda bir molekülün yapısını veya enerjisini ölçebilir. Hesaplamalı kimyada ise aynı molekül bilgisayar ortamında matematiksel olarak modellenir ve özellikleri hesaplanmaya çalışılır.

Pople, bu tür hesaplamaların yalnızca birkaç teorik kimyacının yapabileceği zor işlemler olmaktan çıkıp diğer kimyagerlerin de kullanabileceği standart yöntemlere dönüşmesine büyük katkı sağladı.

Gaussian Programı Nedir?

John Pople’ın adını bilim tarihine taşıyan çalışmaların başında Gaussian program ailesi gelir.

Pople ve çalışma arkadaşları, kuantum kimyası hesaplamalarını bilgisayarlarla gerçekleştirebilmek için çeşitli yöntem ve yazılımlar geliştirdiler.

1970 yılında Gaussian 70 ortaya çıktı. Program, karmaşık kuantum kimyası hesaplamalarının daha sistematik biçimde yapılabilmesini sağlıyordu.

Bir araştırmacı molekülün yapısını bilgisayara tanımladıktan sonra uygun hesaplama yöntemlerini kullanarak molekülün enerjisi, geometrisi ve çeşitli kimyasal özellikleri hakkında sonuçlar elde edebiliyordu.

Bu yaklaşım zaman içerisinde hesaplamalı kimyanın üniversitelerde ve araştırma laboratuvarlarında çok daha yaygın kullanılmasına yardımcı oldu.

Pople’ın Geliştirdiği Diğer Yöntemler

John Pople’ın çalışmaları yalnızca Gaussian yazılımından ibaret değildi.

Kariyerinin farklı dönemlerinde Pariser-Parr-Pople (PPP) yaklaşımı ile CNDO ve INDO gibi yarı-ampirik yöntemlerin geliştirilmesine katkıda bulundu.

Daha sonraki yıllarda geliştirilen G1 ve G2 gibi hesaplama yöntemleri ise moleküllerin bazı termokimyasal özelliklerinin daha yüksek doğrulukla hesaplanmasına yönelik önemli çalışmalar arasında yer aldı.

Pople’ın yaklaşımındaki önemli nokta şuydu: Teorik kimya yalnızca matematiksel olarak güzel olmakla kalmamalı, gerçek kimyasal problemlerde kullanılabilecek sonuçlar da üretmeliydi.

Bilgisayarlar Kimyayı Nasıl Değiştirdi?

Bugün bir molekülün laboratuvarda sentezlenmesinden önce bilgisayar ortamında incelenmesi oldukça normal karşılanıyor. Ancak Pople’ın çalışmalarının başladığı yıllarda bilgisayar destekli kimya henüz gelişmekte olan bir alandı.

Hesaplama yöntemlerinin gelişmesiyle araştırmacılar moleküllerin yapısını, enerjilerini ve kimyasal davranışlarını bilgisayar yardımıyla inceleme konusunda çok daha güçlü araçlara sahip oldular.

Bu yöntemler zamanla ilaç araştırmaları, malzeme bilimi, moleküler tasarım, spektroskopi ve kimyasal reaksiyonların incelenmesi gibi pek çok alanda kullanılmaya başladı.

Pople’ın önemli katkılarından biri, kuantum kimyasını yalnızca teorisyenlerin uğraştığı bir alan olmaktan çıkarıp deneysel kimyacılar için de kullanılabilir bir hesaplama aracına dönüştürmesiydi.

1998 Nobel Kimya Ödülü

John Pople’ın hesaplamalı kimya alanındaki uzun yıllara yayılan çalışmaları 1998 yılında Nobel Ödülü ile onurlandırıldı.

1998 Nobel Kimya Ödülü’nün yarısı, kuantum kimyasında hesaplamalı yöntemler geliştirmesi nedeniyle John Pople’a verildi.

Ödülün diğer yarısını ise Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) alanındaki çalışmaları nedeniyle Walter Kohn aldı.

Kohn ve Pople’ın geliştirdiği farklı yaklaşımlar, bilgisayarların moleküler yapı ve kimyasal özelliklerin hesaplanmasında güçlü bir bilimsel araç haline gelmesinde önemli rol oynadı.

Carnegie Mellon ve Northwestern Yılları

Pople’ın kariyerindeki önemli dönüm noktalarından biri ABD’ye taşınmasıydı. Carnegie Institute of Technology’de geçirdiği dönemden sonra 1960’lı yıllarda çalışmalarını Amerika’da sürdürmeye başladı.

Carnegie Mellon University bünyesinde hesaplamalı kimya araştırmalarını geliştirdi ve çok sayıda araştırmacının yetişmesine katkıda bulundu.

1993 yılında ise Northwestern University kadrosuna katıldı ve kariyerinin son dönemini burada geçirdi.

Bilimsel başarıları Nobel’le sınırlı kalmadı. Royal Society üyeliğine seçildi, Copley Madalyası aldı ve 2003 yılında bilimsel çalışmalarından dolayı şövalyelik unvanına layık görüldü.

John Pople Neden Önemli?

John Pople’ın önemini anlamanın en kolay yolu günümüzdeki kimya araştırmalarına bakmaktır.

Modern bir araştırmacı yeni bir molekül üzerinde çalışırken, laboratuvar deneylerinin yanında bilgisayar hesaplamalarından da yararlanabilir. Molekülün hangi yapıyı tercih edeceği, enerjisinin ne olacağı veya belirli koşullarda nasıl davranabileceği konusunda hesaplamalar yapılabilir.

Bu alanın bugünkü düzeye gelmesinde çok sayıda bilim insanının katkısı vardır. Ancak John Pople, hesaplamalı kuantum kimyasını sistematik ve yaygın biçimde kullanılabilir hale getiren temel isimlerden biri olarak kabul edilir.

Onun bilimsel mirası, kimyagerlerin yalnızca deney tüpü ve laboratuvar cihazlarıyla değil, matematik ve bilgisayarlarla da moleküler dünyayı araştırabilmesine yaptığı katkıda yatmaktadır.

John Pople, 15 Mart 2004 tarihinde 78 yaşında hayatını kaybetti.