Nobel Hóa học 2026: Hai “bàn tay” của phân tử và bí ẩn khiến hóa học đau đầu hơn 100 năm

Công trình Nobel Hóa học 2026 không chỉ giải một bí ẩn hơn một thế kỷ của hóa học mà còn có ý nghĩa quan trọng với việc phát triển dược phẩm. Ảnh: Getty.

Henri B. Kagan và Kenso Soai được trao Nobel Hóa học 2026 cho những khám phá giúp các nhà hóa học kiểm soát “hướng” của phân tử trong các phản ứng hóa học. Đằng sau thành tựu tưởng như rất trừu tượng này là một câu hỏi lớn: Vì sao sự sống gần như chỉ sử dụng một trong hai dạng ảnh gương của cùng một phân tử? Và quan trọng hơn, công nghệ đó đang thay đổi cách con người tạo ra thuốc, hương liệu và nhiều hóa chất phục vụ đời sống như thế nào?

Ngày 7/10, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển công bố Nobel Hóa học 2026 thuộc về nhà hóa học Pháp Henri B. Kagan và nhà hóa học Nhật Bản Kenso Soai, với công trình về “hiệu ứng phi tuyến và xúc tác tự động trong tổng hợp hữu cơ bất đối xứng”.

Tên gọi của công trình nghe có vẻ xa lạ với đời sống thường ngày. Nhưng phía sau nó lại là một trong những câu hỏi cơ bản của hóa học sự sống: tại sao tự nhiên lại “chọn” một phiên bản của phân tử thay vì phiên bản còn lại?

Để hiểu điều đó, hãy thử nhìn vào chính đôi tay của con người.

Khi một phân tử có “tay trái” và “tay phải”

Hãy đặt bàn tay trái trước gương. Trong gương, bạn sẽ thấy một bàn tay phải. Hai bàn tay có cùng số ngón, cùng cấu trúc cơ bản nhưng không thể chồng khít hoàn toàn lên nhau.

Một số phân tử cũng có đặc điểm tương tự. Chúng có cùng các nguyên tử và cùng kiểu liên kết hóa học, nhưng tồn tại dưới hai dạng là ảnh gương của nhau. Hai dạng này được gọi là đồng phân đối quang, hay enantiomer.

Điều kỳ lạ nằm ở chỗ: sự sống không sử dụng chúng một cách ngang bằng.

Các axit amin – những “viên gạch” tạo nên protein trong cơ thể – có thể tồn tại dưới hai dạng ảnh gương, nhưng protein của sinh vật gần như chỉ sử dụng một dạng. Điều tương tự xảy ra với đường tham gia cấu tạo DNA: tự nhiên cũng lựa chọn một “hướng” nhất định.

Các nhà hóa học gọi hiện tượng này là tính đồng nhất lập thể – homochirality.

Vấn đề là khi con người cố gắng tạo ra một phân tử có tính bất đối xứng trong phòng thí nghiệm, phản ứng hóa học thường tạo ra cả hai phiên bản ảnh gương. Đó giống như một nhà máy được yêu cầu sản xuất chỉ tay trái nhưng dây chuyền cứ liên tục cho ra cả tay trái lẫn tay phải.

Và trong hóa học, chuyện đó có thể trở thành một vấn đề rất lớn.

Một “ảnh gương” có thể là thuốc, ảnh còn lại có thể gây hại

Cơ thể con người cũng có cấu trúc bất đối xứng. Vì vậy, nó có thể phân biệt hai phiên bản ảnh gương của cùng một phân tử.

Một dạng có thể tương tác đúng với protein hoặc enzyme trong cơ thể và tạo ra tác dụng mong muốn. Dạng còn lại có thể hoạt động yếu hơn, không có tác dụng hoặc tạo ra những tác động không mong muốn.

Đây là lý do kiểm soát tính đối quang đặc biệt quan trọng trong ngành dược.

Theo Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, nhiều phân tử thuốc tồn tại dưới hai dạng ảnh gương, trong đó một dạng có thể tạo ra tác dụng điều trị còn dạng kia có khả năng gây tác dụng phụ không cần thiết, thậm chí có hại.

Một trong những bài học lịch sử nổi tiếng nhất là thalidomide, loại thuốc từng được sử dụng cho phụ nữ mang thai vào cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960. Vụ bê bối thalidomide cho thấy những khác biệt về cấu hình phân tử có thể dẫn tới hậu quả sinh học nghiêm trọng.

Điều đó khiến một mục tiêu trở nên cực kỳ quan trọng đối với các nhà hóa học: Làm thế nào để tạo ra đúng “bàn tay” mà mình cần? Đó chính là khi Henri Kagan và Kenso Soai nhập cuộc.

Henri B. Kagan và Kenso Soai được trao Nobel Hóa học 2026. Ảnh: Getty.

Kagan phát hiện hóa học không phải lúc nào cũng “chia đôi”

Trong những năm 1980, các nhà hóa học đang tìm cách tạo ra các phản ứng tổng hợp bất đối xứng hiệu quả hơn.

Mục tiêu rất rõ ràng: thay vì tạo ra hỗn hợp gồm hai ảnh gương, làm sao để phản ứng tạo ra chủ yếu một dạng?

Năm 1986, Henri Kagan thực hiện bước đột phá quan trọng.

Ông phát hiện một cách điều khiển phản ứng hóa học cho phép tạo ra lượng của một đồng phân đối quang cao hơn đáng kể so với dạng còn lại – một kết quả cho thấy các phản ứng không nhất thiết phải vận hành theo cách “chia đều” đơn giản mà các nhà hóa học từng nghĩ.

Phát hiện này giúp mở ra một cách nhìn mới về những phản ứng bất đối xứng.

Thay vì chỉ hỏi “phản ứng tạo ra sản phẩm gì?”, các nhà hóa học có thêm một câu hỏi quan trọng: Điều gì khiến phản ứng ưu tiên một “ảnh gương” hơn ảnh kia?

Câu hỏi đó trở thành nền tảng để thiết kế những phản ứng có khả năng kiểm soát tính bất đối xứng tốt hơn.

Soai làm điều tưởng như không thể

Nếu Kagan mở ra cánh cửa, Kenso Soai là người tiến thêm một bước rất đặc biệt.

Soai quan tâm đến một hiện tượng gọi là xúc tác tự động – trong đó sản phẩm của phản ứng có thể tham gia thúc đẩy chính phản ứng tạo ra nó.

Hãy hình dung một người bắt đầu nói một câu chuyện. Càng kể, càng có nhiều người lặp lại câu chuyện đó; rồi chính sự lặp lại khiến câu chuyện ngày càng lan rộng.

Trong phản ứng hóa học của Soai, một hiện tượng tương tự xảy ra ở cấp độ phân tử.

Năm 1995, Soai công bố một phản ứng trong đó một lượng nhỏ ban đầu của một đồng phân đối quang có thể được khuếch đại đáng kể. Một mức chênh lệch rất nhỏ ban đầu có thể được phản ứng tự củng cố và trở nên lớn hơn nhiều.

Nhưng ông chưa dừng lại ở đó. Sau nhiều năm thử nghiệm, năm 2003, Soai công bố một phản ứng đặc biệt.

Ban đầu, phản ứng không cần một phân tử bất đối xứng làm “mồi” theo cách thông thường. Một lượng chênh lệch cực nhỏ giữa hai dạng ảnh gương có thể xuất hiện do yếu tố ngẫu nhiên.

Sau đó, dạng chiếm ưu thế rất nhỏ ấy lại thúc đẩy quá trình tạo thêm chính nó. Cứ như vậy, sự chênh lệch được khuếch đại.

Theo Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, trong điều kiện thích hợp, một đồng phân có thể chiếm tới 99,99% sản phẩm. Khi thực hiện lại phản ứng, đồng phân đối diện có thể trở thành dạng chiếm ưu thế – tùy vào “phía” nào tình cờ vượt lên ngay từ đầu.

Đó là điều đặc biệt. Một bất cân xứng cực nhỏ có thể được hóa học khuếch đại thành một lựa chọn gần như tuyệt đối. Nobel gọi phản ứng Soai là một trong những thí nghiệm hóa học đặc sắc nhất từng được thực hiện.

Từ phòng thí nghiệm đến viên thuốc

Đây là phần quan trọng nhất nếu nhìn giải Nobel này từ góc độ đời sống.

Công trình của Kagan và Soai không trực tiếp tạo ra một loại thuốc mới để người dân có thể mua ở hiệu thuốc.

Giá trị của nó nằm ở tầng sâu hơn: họ giúp các nhà hóa học có thêm những nguyên lý và công cụ để thiết kế phản ứng tạo ra đúng cấu hình phân tử mong muốn.

Điều đó đặc biệt quan trọng trong quá trình phát triển dược phẩm.

Khi một công ty dược muốn tạo ra một phân tử thuốc có tính đối quang, việc kiểm soát tỷ lệ giữa hai ảnh gương có thể quyết định chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Công trình được Nobel vinh danh giúp các nhà hóa học hiểu rõ hơn cách tạo và khuếch đại sự bất đối xứng trong phản ứng hóa học.

Nói đơn giản: Không chỉ tạo ra một phân tử, nhà hóa học còn phải tạo ra đúng “phiên bản” của phân tử đó.

Và đây là điểm mà công trình của Kagan và Soai có thể chạm tới cuộc sống hàng ngày.

Ứng dụng không chỉ nằm trong ngành dược

Theo Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, những công cụ và hiểu biết được phát triển từ công trình này có ý nghĩa đối với các phản ứng được sử dụng để sản xuất dược phẩm, hương liệu, chất tạo mùi, hóa chất nông nghiệp và một số vật liệu mới.

1. Thuốc

Đây là ứng dụng nổi bật nhất.

Các nhà hóa học có thể sử dụng tổng hợp bất đối xứng để tìm cách tạo ra dạng phân tử có hoạt tính sinh học phù hợp, thay vì phải xử lý một hỗn hợp gồm hai ảnh gương.

Điều này có ý nghĩa trong quá trình nghiên cứu và sản xuất nhiều loại thuốc, bởi các phân tử ảnh gương có thể tương tác rất khác nhau với các protein và thụ thể trong cơ thể.

2. Hương liệu và nước hoa

Hai ảnh gương của cùng một phân tử đôi khi có thể tạo ra mùi hoặc vị khác nhau.

Vì vậy, khả năng kiểm soát cấu hình phân tử không chỉ phục vụ ngành dược mà còn có giá trị đối với hóa học hương liệu và chất tạo mùi.

Đây là lý do Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển và Royal Society of Chemistry đều nhấn mạnh ứng dụng của những phương pháp tổng hợp bất đối xứng trong lĩnh vực flavours and scents.

3. Hóa chất nông nghiệp

Các hợp chất dùng trong nông nghiệp cũng có thể có tính bất đối xứng. Khi một cấu hình phân tử tương tác với hệ sinh học khác với cấu hình còn lại, việc kiểm soát sản phẩm tạo ra có thể trở thành yếu tố quan trọng trong thiết kế hóa chất.

Vì vậy, những nguyên lý từ công trình Kagan – Soai cũng có thể được áp dụng trong thiết kế các phản ứng tạo ra hóa chất nông nghiệp có cấu hình mong muốn.

4. Vật liệu mới

Phạm vi ứng dụng còn mở rộng tới một số vật liệu mới.

Điều này cho thấy Nobel Hóa học 2026 không phải câu chuyện riêng của ngành dược. Nó là một đóng góp vào cách con người kiểm soát cấu trúc phân tử ngay từ quá trình tạo ra chúng.

Câu chuyện về nguồn gốc sự sống

Nếu ứng dụng dược phẩm là lợi ích thực tế rõ ràng nhất, thì câu hỏi khiến các nhà khoa học đặc biệt tò mò lại nằm ở một nơi khác: Tại sao sự sống ngay từ đầu lại chọn một “bàn tay” của phân tử?

Khi hóa học không sống tạo ra các phân tử có hai dạng ảnh gương, về nguyên tắc không có lý do đơn giản nào buộc nó phải luôn chọn một phía.

Thế nhưng sự sống trên Trái đất lại có tính “thuận tay” rất mạnh. Protein chủ yếu sử dụng một dạng của axit amin. Các phân tử đường trong hệ sinh học cũng có sự lựa chọn tương tự.

Phản ứng Soai cho thấy một khả năng rất đáng chú ý: Một bất cân xứng cực nhỏ có thể được khuếch đại.

Nó không chứng minh rằng đây chính xác là cách sự sống xuất hiện – phản ứng Soai là một hệ thống nhân tạo và khác với hóa học của sự sống. Nhưng nó cung cấp cho các nhà khoa học một mô hình để nghiên cứu cách một sự mất cân bằng ban đầu có thể được khuếch đại thành một trạng thái đồng nhất lập thể.

Đó là lý do công trình này có ý nghĩa vượt ra ngoài tổng hợp hóa học. Nó chạm vào một trong những câu hỏi lớn của sinh học và hóa học: Tại sao vật chất vô tri cuối cùng lại có thể bước vào một thế giới mà các phân tử gần như đều “chọn cùng một tay”?

Một thế kỷ đi tìm câu trả lời

Câu chuyện của Nobel Hóa học 2026 thực tế bắt đầu từ rất lâu trước Kagan và Soai.

Từ thế kỷ XIX, các nhà khoa học đã nhận ra rằng một số chất có thể tồn tại dưới dạng ảnh gương. Louis Pasteur từng nghiên cứu hiện tượng này khi làm việc với axit tartaric – một chất liên quan đến quá trình sản xuất rượu vang.

Qua nhiều thế hệ, các nhà hóa học dần học được cách tạo ra các phân tử bất đối xứng có kiểm soát.

Nhưng vẫn còn một mắt xích quan trọng: Làm thế nào để chính hệ thống hóa học có thể tự khuếch đại một lựa chọn ban đầu cực nhỏ?

Kagan và Soai đã góp phần hoàn thiện mắt xích đó.

Kagan chỉ ra những hiệu ứng phi tuyến có thể khiến một phản ứng bất đối xứng không vận hành theo cách đơn giản mà người ta từng nghĩ. Soai sau đó đưa nguyên lý khuếch đại vào một hệ xúc tác tự động bất đối xứng, cho thấy một chênh lệch nhỏ có thể được khuếch đại rất mạnh.

Vì vậy, Nobel Hóa học 2026 thực chất ghi nhận một chuỗi khám phá kéo dài nhiều thập kỷ, chứ không phải một thí nghiệm đơn lẻ.

Từ “bàn tay” của phân tử đến những thứ chúng ta sử dụng mỗi ngày

Điều đáng chú ý nhất của Nobel năm nay là khoảng cách giữa lý thuyết và đời sống không hề xa như tên gọi của công trình có thể khiến người đọc nghĩ.

Một khái niệm nghe rất trừu tượng – kiểm soát tính bất đối xứng của phân tử – cuối cùng lại liên quan tới những thứ rất cụ thể: thuốc mà con người uống, mùi hương trong nước hoa, hương vị trong thực phẩm, hóa chất dùng trong nông nghiệp và các vật liệu được thiết kế trong phòng thí nghiệm.

Quan trọng hơn, công trình này giúp các nhà hóa học tiến gần hơn tới việc trả lời một câu hỏi đã tồn tại hơn một thế kỷ. Trong thế giới phân tử có hai “bàn tay”. Nhưng sự sống dường như đã chọn một.

Kagan và Soai không chỉ giúp hóa học tạo ra sự lựa chọn ấy một cách có kiểm soát. Họ còn cho thấy một lựa chọn ban đầu rất nhỏ có thể được khuếch đại thành một đặc điểm áp đảo – mở thêm một cánh cửa để con người hiểu vì sao hóa học của sự sống lại có “thuận tay” đến vậy.