Lời giải cho bí ẩn về tính bất đối xứng đạt Nobel Hóa học 2026

Henri B. Kagan (Pháp) và Kenso Soai (Nhật Bản) được vinh danh "vì những khám phá về các hiệu ứng phi tuyến tính và hiện tượng tự xúc tác trong tổng hợp hữu cơ bất đối xứng".

Hai nhà khoa học Henri B. Kagan (trái) và Kenso Soai (phải) giành giải Nobel Hóa học. (Ảnh: NP)

Công trình của 2 nhà khoa học đã giúp giải đáp một câu hỏi tồn tại hơn một thế kỷ trong hóa học: vì sao các phản ứng hóa học có thể tạo ra sự thiên lệch rõ rệt về một trong hai dạng phân tử là ảnh phản chiếu của nhau, trong khi về mặt lý thuyết chúng có thể xuất hiện với tỷ lệ ngang nhau?

Giải Nobel Hóa học là giải thứ 3 được công bố trong tuần lễ Nobel năm nay, sau Nobel Sinh y và Nobel Vật lý.

Một số phân tử tồn tại dưới hai dạng có cấu trúc giống hệt nhau nhưng đối xứng như ảnh phản chiếu trong gương. Hiện tượng này được gọi là tính đồng phân lập thể hay tính bất đối xứng.

Khái niệm này có thể hình dung qua đôi bàn tay. Bàn tay trái và bàn tay phải có cấu trúc tương tự nhau nhưng không thể chồng khít hoàn toàn lên nhau. Một số phân tử cũng có đặc điểm tương tự.

Axit amin là một ví dụ. Các axit amin có thể tồn tại dưới hai dạng đối xứng, nhưng trong protein của các sinh vật sống, gần như chỉ một trong hai dạng được sử dụng. Dạng còn lại rất hiếm trong tự nhiên.

Điều này từ lâu đặt ra một câu hỏi lớn cho các nhà hóa học: bằng cách nào sự bất đối xứng hóa học như vậy có thể xuất hiện?

Khi các nhà khoa học tiến hành những phản ứng có khả năng tạo ra hai dạng phân tử đối xứng, kết quả thông thường là hai dạng xuất hiện với tỷ lệ tương đương. Tuy nhiên, trong hóa học, việc tạo ra chủ yếu một dạng duy nhất lại có ý nghĩa rất lớn, đặc biệt khi các phân tử được sử dụng trong những hệ thống sinh học.

Chẳng hạn, trong quá trình phát triển thuốc, hai dạng ảnh phản chiếu của cùng một phân tử có thể tương tác khác nhau với cơ thể. Vì vậy, khả năng kiểm soát để tạo ra đúng dạng mong muốn là một mục tiêu quan trọng của hóa học hữu cơ.

Henri B. Kagan thực hiện bước tiến quan trọng đầu tiên vào năm 1986 khi phát hiện một phương pháp mới để kiểm soát phản ứng hóa học. Phương pháp này cho phép ông tạo ra sự dư thừa đáng kể của một trong hai dạng ảnh phản chiếu của phân tử, vượt xa những gì các nhà hóa học trước đó cho rằng có thể đạt được.

Phát hiện của Kagan cho thấy các phản ứng hóa học không nhất thiết phải tạo ra hai dạng phân tử với tỷ lệ cân bằng. Nếu được kiểm soát đúng cách, một dạng có thể được tạo ra nhiều hơn dạng còn lại.

Đây là bước quan trọng trong việc tìm hiểu cách sự bất đối xứng có thể hình thành và được duy trì trong các phản ứng hóa học.

Kenso Soai sau đó tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu này. Năm 1995, ông công bố một công trình quan trọng mô tả cách thiết kế một phản ứng hóa học có tiềm năng tạo ra sự bất đối xứng.

Đến năm 2003, Soai đạt được bước tiến quyết định khi trình bày một phản ứng trong đó chỉ một trong hai dạng ảnh phản chiếu có thể hình thành.

Theo Ủy ban Nobel, ngoại trừ chính các hệ thống sống, chưa có ai đạt được một kết quả tương tự trước đó. Công trình của Soai cho thấy hiện tượng tự xúc tác có thể đóng vai trò quan trọng trong việc khuếch đại sự bất đối xứng. Một phản ứng ban đầu tạo ra một lượng nhỏ dạng này có thể tiếp tục thúc đẩy quá trình tạo ra chính dạng đó, từ đó làm sự chênh lệch giữa hai dạng ngày càng lớn.

Đây chính là một trong những cơ sở để hiểu cách tính bất đối xứng có thể xuất hiện một cách tự phát.

"Henri Kagan và Kenso Soai đã đưa ra lời giải cho một bí ẩn hóa học đã tồn tại hơn một thế kỷ: làm thế nào tính đồng phân lập thể có thể xuất hiện một cách tự phát. Các phản ứng hóa học mà họ đã phát triển thật ngoạn mục", Heiner Linke, Chủ tịch Ủy ban Nobel Hóa học, cho biết.

Những phát hiện này giúp các nhà hóa học hiểu rõ hơn cách một phản ứng có thể chuyển từ trạng thái tạo ra hai dạng phân tử với tỷ lệ cân bằng sang trạng thái ưu tiên mạnh một dạng.

Kiến thức này đặc biệt quan trọng đối với hóa học hữu cơ bất đối xứng, lĩnh vực tập trung vào việc kiểm soát hình dạng không gian của các phân tử trong quá trình tổng hợp.

Khả năng kiểm soát này có ý nghĩa thiết thực trong quá trình thiết kế và sản xuất dược phẩm, nơi việc tạo ra đúng dạng phân tử có thể quyết định đặc tính và tác dụng của sản phẩm.

Giải Nobel Hóa học được trao theo di chúc của Alfred Nobel, nhà phát minh và doanh nhân người Thụy Điển. Các giải Nobel dành cho những thành tựu trong khoa học, văn học và hòa bình bắt đầu được trao từ năm 1901, dù từng bị gián đoạn một số lần.

Giải thưởng Khoa học Kinh tế được bổ sung sau này và do Ngân hàng Trung ương Thụy Điển tài trợ.

Năm 2025, Nobel Hóa học được trao cho Susumu Kitagawa, Richard Robson và Omar Yaghi vì phát triển các khung kim loại-hữu cơ, những cấu trúc phân tử được kỳ vọng có thể góp phần giải quyết một số thách thức như biến đổi khí hậu và tình trạng thiếu nước ngọt.