Các chủ nhân Nobel giải mã bí ẩn 'thuận tay' của hóa học

Chân dung hai nhà khoa học Henri B. Kagan (trái) của Pháp và Kenso Soai của Nhật Bản đoạt giải Nobel Hoá học năm 2026, tại lễ công bố ở Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, Stockholm, ngày 7/10/2026. Ảnh: AA/TTXVN phát

Đặc tính tưởng chừng đơn giản này lại nằm ở trọng tâm của Giải Nobel Hóa học 2026.

Chiều 7/10 (theo giờ Việt Nam), Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển tại Stockholm đã công bố giải Nobel Hóa học năm 2026 thuộc về nhà khoa học người Pháp Henri Kagan tại Đại học Paris-Sud, và nhà khoa học người Nhật Bản Kenso Soai, Đại học Khoa học Tokyo, với công trình nghiên cứu về các hiệu ứng phi tuyến tính và hiện tượng tự xúc tác trong tổng hợp hữu cơ bất đối xứng.

Công trình của họ đã giúp giải đáp câu hỏi khiến các nhà hóa học trăn trở suốt hơn một thế kỷ: Làm thế nào các phản ứng hóa học có thể chỉ tạo ra một dạng “bàn tay” phân tử?

Lý do phân tử có ‘tay trái’ và ‘tay phải’

Một số phân tử có thể tồn tại dưới hai dạng cùng thành phần hóa học nhưng là ảnh gương của nhau. Các nhà hóa học gọi đây là tính bất đối xứng còn hai dạng phân tử tương ứng được gọi là đối quang.

Ông Zou Xiaodong, thành viên Ủy ban Nobel Hóa học, nói với Tân Hoa xã: “Điều khiến tính bất đối xứng trở nên quan trọng là bản thân sự sống có tính chọn lọc đối với tính thuận tay của các phân tử”.

Các axit amin – những đơn vị cấu tạo nên protein – có thể tồn tại dưới hai dạng là hình ảnh phản chiếu của nhau, nhưng chỉ một trong hai dạng này được tìm thấy trong các protein thuộc tế bào của chúng ta. Các loại đường trong DNA cũng ưu tiên một dạng cụ thể. Các nhà hóa học gọi hiện tượng này là homochiral - thuật ngữ bắt nguồn từ các từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "giống nhau" và "bàn tay".

Điều bí ẩn này bắt nguồn từ thế kỷ 19, khi nhà khoa học người Pháp Louis Pasteur phát hiện ra rằng một số phân tử có thể tồn tại dưới dạng hình ảnh phản chiếu của nhau. Tuy nhiên, khi các nhà hóa học sau này cố gắng tổng hợp những phân tử như vậy thông qua các phản ứng thông thường, họ thường thu được lượng xấp xỉ bằng nhau của cả hai dạng.

Hai nhà khoa học Kagan và Soai đã giúp giải quyết bí ẩn như thế nào?

Chân dung hai nhà khoa học Henri B. Kagan (trái) của Pháp và Kenso Soai của Nhật Bản đoạt giải Nobel Hoá học năm 2026, tại lễ công bố ở Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, Stockholm, ngày 7/10/2026. Ảnh: AA/TTXVN phát

Thách thức là tìm ra phương pháp hóa học để tạo ra một dạng phân tử nhiều hơn dạng ảnh gương của nó.

Ông Kagan đã thực hiện bước tiến mang tính quyết định vào năm 1986. Trước đó, các nhà hóa học thường cho rằng nếu chất xúc tác chứa tỷ lệ nhất định của một dạng "tay" phân tử thì sản phẩm tạo ra cũng sẽ có tỷ lệ tương đương.

Tuy nhiên, ông đã chứng minh được rằng mối quan hệ này có thể không tuyến tính. Chỉ cần một sự chênh lệch nhỏ trong chất xúc tác cũng có thể tạo ra sự chênh lệch lớn hơn nhiều ở sản phẩm. Nói một cách đơn giản, các phản ứng hóa học có khả năng khuếch đại sự ưu tiên vốn chỉ ở mức độ nhẹ.

Ông Soai đã tiến xa hơn nữa. Vào những năm 1990, ông đã phát triển phản ứng trong đó sản phẩm có khả năng thúc đẩy việc tạo ra thêm các bản sao của chính nó - quá trình được gọi là tự xúc tác.

Trong thí nghiệm được công bố năm 1995, sự mất cân bằng ban đầu chỉ ở mức 2% đã tăng lên tới 87%. Đến năm 2003, ông Soai đã chứng minh rằng một phản ứng có thể khởi đầu mà không thiên về bất kỳ dạng phân tử “thuận tay” nào, nhưng cuối cùng lại tạo ra sự áp đảo gần như tuyệt đối của một dạng ảnh gương. Chỉ một khác biệt cực nhỏ xuất hiện tình cờ cũng có thể liên tục được khuếch đại, hết lần này đến lần khác, cho đến khi một “bàn tay” phân tử gần như hoàn toàn chiếm lĩnh.

Nói một cách đơn giản, ông Kagan chứng minh rằng một ưu thế rất nhỏ về tính bất đối có thể được khuếch đại, còn ông Soai cho thấy ưu thế ấy có thể tiếp tục tự củng cố nhờ cơ chế tự xúc tác.

Tuyên bố của Ủy ban Nobel nêu rõ, công trình của hai nhà khoa học trên "đã tạo ra cuộc cách mạng cho các nhà hóa học phát triển những phản ứng để sản xuất dược phẩm, hương liệu, chất tạo mùi và vật liệu mới".

Từ năm 1901-2025, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã trao 117 giải Nobel Hóa học cho 200 nhà khoa học. Năm 2025, Nobel Hóa học được trao cho 3 nhà khoa học Susumu Kitagawa (Nhật Bản), Richard Robson (Anh) và Omar M. Yaghi (Mỹ) nhờ tạo ra cấu trúc phân tử mới với khoảng trống lớn mà khí gas và những hóa chất khác có thể đi qua (cho phép các phân tử tự do đi vào và thoát ra).