Nobel Hóa học 2026: phân tử “tay trái, tay phải” và hiệu ứng phi tuyến là gì?

Giải Nobel Hóa học 2026 được trao cho Henri B. Kagan (Pháp) và Kenso Soai (Nhật Bản) “vì phát hiện các hiệu ứng phi tuyến và sự tự xúc tác trong tổng hợp hữu cơ bất đối xứng” (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026a). Nói gọn, hai ông cho thấy một lượng dư rất nhỏ của phân tử dạng “tay trái” hoặc “tay phải” có thể được khuếch đại thành gần như chỉ một dạng. Phát hiện này giúp giới hóa học điều khiển phản ứng tốt hơn, điều đặc biệt quan trọng khi sản xuất thuốc (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026a).

Tóm tắt nhanh:

• Nhiều phân tử tồn tại ở hai dạng là ảnh gương của nhau, giống hai bàn tay; sự sống gần như chỉ dùng một dạng.
• Năm 1986, Kagan chỉ ra rằng độ tinh khiết của sản phẩm không nhất thiết tỉ lệ thuận với độ tinh khiết của chất xúc tác: đó là hiệu ứng phi tuyến.
• Từ năm 1995 đến 2003, Soai xây dựng phản ứng mà sản phẩm tự xúc tác cho chính nó, khuếch đại một dạng “tay” lên gần tuyệt đối.
• Công trình là một bằng chứng khái niệm quan trọng, nhưng chưa giải thích được sự sống trên Trái Đất đã “chọn tay” như thế nào.

Phân tử “tay trái, tay phải” là gì?

Đó là những phân tử có hai dạng giống hệt nhau về thành phần nhưng là ảnh gương của nhau và không thể chồng khít lên nhau, như bàn tay trái và bàn tay phải. Hai dạng này được gọi là đồng phân đối quang (enantiomer); hỗn hợp chứa hai dạng với tỉ lệ 50/50 được gọi là hỗn hợp racemic (Nguyen và cộng sự, 2006). Tính chất “có tay” này được gọi là tính bất đốiTính bất đối (Chirality)Tính bất đối là tính chất của một vật hay một phân tử không thể chồng khít lên ảnh của chính nó trong gương, giống như bàn tay trái và bàn tay phải của mỗi người dù trông gần như giống hệt nhau.Xem giải thích đầy đủ → (chirality).

Louis Pasteur từng dùng nhíp tách hai dạng tinh thể ảnh gương của axit tartaric; dung dịch của chúng làm lệch ánh sáng phân cực theo hai chiều ngược nhau. Năm 1857, ông thấy vi khuẩn chỉ lên men một dạng (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b).

Về sau, các nhà khoa học nhận ra sự sống có tính đồng nhất đối quang (homochirality): axit amin tự nhiên trong protein luôn ở dạng “tay trái”, còn đường trong chuỗi xoắn DNA ở dạng “tay phải” (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b). Trong khi đó, phản ứng trong phòng thí nghiệm thường tạo ra hai dạng với lượng bằng nhau (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b).

Vì sao thuốc cần đúng “một tay”?

Vì cơ thể chúng ta cũng được cấu tạo từ phân tử “có tay”, nên hai dạng của cùng một thuốc có thể tác động khác nhau. Theo Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, nhiều phân tử thuốc tồn tại ở hai dạng ảnh gương; một dạng có tác dụng điều trị, dạng kia có thể gây tác dụng phụ không cần thiết, thậm chí có hại (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b).

Ví dụ thường được nhắc đến là thalidomide. Viện Hàn lâm nhắc lại bê bối đầu thập niên 1960, khi hàng nghìn trẻ em bị dị tật bẩm sinh, và việc người ta nhận ra dạng ảnh gương của hoạt chất là thủ phạm (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b). Tuy nhiên, một tổng quan về thuốc bất đối lưu ý thêm một chi tiết quan trọng: dạng S của thalidomide được gắn với tác dụng gây dị tật, nhưng hai dạng có thể dễ dàng chuyển hóa qua lại trong cơ thể (Nguyen và cộng sự, 2006). Vì vậy, chỉ dùng một dạng tinh khiết chưa chắc đã ngăn được thảm họa này.

Ngoài ra, việc chuyển một thuốc hỗn hợp sang dạng đơn đối quang không phải lúc nào cũng cho lợi ích lâm sàng rõ rệt; tổng quan này nêu esomeprazole và escitalopram là những trường hợp chưa chứng minh được ưu thế như vậy (Nguyen và cộng sự, 2006). Nói cách khác, “một tay” là nguyên tắc quan trọng nhưng phải được kiểm chứng cho từng thuốc, như bài một nghiên cứu mới có đủ để kết luận đã phân tích.

Hiệu ứng phi tuyến mà Henri Kagan phát hiện là gì?

Đó là hiện tượng độ tinh khiết đối quang của sản phẩm không tăng theo đường thẳng với độ tinh khiết của chất xúc tác. Trước năm 1986, giới hóa học mặc định quan hệ này là tuyến tính: chất xúc tác càng thuần một dạng thì sản phẩm càng thuần theo đúng tỉ lệ (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026c).

Kagan, khi đó làm việc tại Đại học Paris-Sud, đặt giả thuyết rằng một nguyên tử kim loại trong chất xúc tác gắn với ít nhất hai phân tử “có tay”. Khi trộn dạng trái và dạng phải, sẽ có ba kiểu chất xúc tác: trái-trái, phải-phải và trái-phải; kiểu “lệch đôi” trái-phải phản ứng chậm hơn nhiều, nên đồ thị quan hệ bị uốn cong (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b). Hình dung như một đội làm việc theo cặp, trong đó các cặp “lệch tay” làm chậm hơn hẳn.

Trong bài báo năm 1986 trên Journal of the American Chemical Society, nhóm của Kagan mô tả ba phản ứng thể hiện hiệu ứng này; có phản ứng cho hiệu ứng dương (sản phẩm tinh khiết hơn dự đoán), có phản ứng cho hiệu ứng âm (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026c). Năm 1989, nhóm của Ryoji Noyori ghi nhận một ví dụ ấn tượng: chất xúc tác chỉ có độ dư đối quang (enantiomeric excess) 15% nhưng tạo ra sản phẩm có độ dư 98% (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026c).

Phản ứng Soai “tự khuếch đại” một dạng phân tử như thế nào?

Soai thiết kế một phản ứng mà sản phẩm vừa được tạo ra lại làm chất xúc tác cho chính nó (tự xúc tác, autocatalysis), và ưu tiên tạo ra đúng dạng “tay” của mình. Ý tưởng này đáp ứng mô hình mà nhà vật lý lý thuyết Charles Frank đề xuất năm 1953: một chất tự xúc tác cho sự hình thành của nó và kìm hãm dạng ảnh gương thì một chênh lệch rất nhỏ ban đầu có thể lớn dần (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b, 2026c).

Làm việc tại Đại học Khoa học Tokyo, Soai tìm ra một hợp chất 5-pyrimidyl alkanol có khả năng “tự nhân bản”. Trong công bố năm 1995, ông bắt đầu với lượng dư 2% của một dạng và kết thúc với lượng dư 87% (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b). Năm 2003, nhóm của ông dùng một dẫn xuất khác: xuất phát từ độ dư chỉ 0,00005%, sau ba lượt phản ứng liên tiếp, sản phẩm đạt độ dư trên 99,5%, tương ứng tỉ lệ giữa hai dạng được khuếch đại khoảng 630.000 lần (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026c). Theo Viện Hàn lâm, đây là phản ứng đầu tiên ngoài các hệ sống tạo ra được chỉ một trong hai dạng ảnh gương (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026a).

Điều thú vị hơn: phản ứng còn có thể “chọn tay” mà không cần chất ban đầu nào có tay. Soai và nhóm của Daniel Singleton đã độc lập chứng minh điều này; trong một loạt 37 thí nghiệm của Soai, 18 lần ưu tiên tạo dạng R và 19 lần tạo dạng S (R và S là tên quy ước của hai dạng ảnh gương), nghĩa là dao động ngẫu nhiên lúc đầu quyết định “tay” nào thắng (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026c).

Phát hiện này có giải thích được nguồn gốc sự sống không?

Chưa. Đây là điểm dễ bị thổi phồng nhất. Tài liệu nền khoa học của giải nhấn mạnh rằng mô hình Frank không phải là câu trả lời cho nguồn gốc tính đồng nhất đối quang của sự sống; nó chỉ là một trong nhiều lời giải khả dĩ cho một sự kiện xảy ra khoảng 3,5 đến 4 tỷ năm trước, mà có lẽ sẽ không bao giờ có câu trả lời dứt khoát. Phản ứng Soai được coi là bằng chứng khái niệm quan trọng, nhưng “không liên quan” đến sự xuất hiện tính đồng nhất đối quang sinh học trong môi trường nước (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026c).

Nói cách khác, giải thưởng cho thấy về nguyên tắc hóa học có thể tự “chọn tay”, chứ không khẳng định sự sống đã làm đúng như vậy. Bài vì sao các nhà khoa học hay nói “chưa chắc chắn” giải thích vì sao cách nói thận trọng là đặc điểm của khoa học tốt.

Công trình này được ứng dụng ở đâu?

Chủ yếu như một công cụ cho người làm hóa. Hiệu ứng phi tuyến giúp nhà hóa học hiểu phản ứng diễn ra thế nào và tối ưu nó để thu được đồng phân đối quang tinh khiết hơn, điều có ý nghĩa với dược phẩm, chất tạo hương vị, mùi hương, hóa chất nông nghiệp và một số vật liệu (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026b). Một ví dụ là quy trình tự xúc tác bất đối do nhóm Erick Carreira công bố năm 2011 để tạo chất trung gian của efavirenz, thuốc điều trị HIV (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026c).

Vì vậy, khi gặp tiêu đề kiểu “Nobel cho thuốc an toàn hơn”, bạn nên hiểu đây là giải cho kiến thức nền về phản ứng hóa học, không phải cho một loại thuốc cụ thể. Bài làm sao biết thông tin khoa học trên mạng có đáng tin có thêm cách đọc những tiêu đề như vậy, và bài đọc tin giải Nobel thế nào cho đúng phân tích riêng các lỗi thường gặp khi đưa tin Nobel.

Câu hỏi thường gặp

Hai nhà khoa học đoạt giải là ai?

Henri B. Kagan sinh năm 1930 tại Pháp, là giáo sư danh dự tại Đại học Paris-Sud (tên gọi khi đó). Kenso Soai sinh năm 1950 tại Hiroshima (Nhật Bản), là giáo sư danh dự tại Đại học Khoa học Tokyo. Hai ông chia đều giải thưởng 12 triệu krona Thụy Điển (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026a).

Giải năm 2026 ghi nhận những công trình từ năm nào?

Từ năm 1986 (Kagan) đến năm 1995 và 2003 (Soai), tức cách thời điểm trao giải từ hơn 20 đến 40 năm (Royal Swedish Academy of Sciences, 2026a). Vì vậy, khi đọc tin, cần phân biệt năm công bố phát hiện với năm nhận giải. Cùng chuỗi bài Nobel 2026 còn có bài Nobel Y sinh 2026 về optogenetics.

Điều gì nên nhớ?

Nhiều phân tử có hai dạng “tay trái, tay phải”, và với thuốc, dạng nào được dùng có thể tạo khác biệt lớn. Kagan cho thấy quan hệ giữa chất xúc tác và sản phẩm không phải lúc nào cũng tuyến tính; Soai biến điều đó thành phản ứng tự khuếch đại một dạng lên gần tuyệt đối. Đây là bước tiến lớn của hóa học, nhưng chưa phải lời giải cho câu hỏi sự sống đã “chọn tay” ra sao. Để tự kiểm tra những tin khoa học tương tự, bạn có thể bắt đầu từ chuyên mục kiểm chứng thông tin khoa học của Dy Khoa Blog.

Bài viết mang tính thông tin khoa học, không thay thế tư vấn của bác sĩ hoặc dược sĩ về việc sử dụng thuốc của từng người.

Đôi lời giới thiệu

Bài viết này được tổng hợp bởi Nguyễn Hoàng Anh Khoa (Dy Khoa), giảng viên Khoa Quan hệ công chúng và Truyền thông, Trường Đại học Văn Lang, và là người tốt nghiệp Thạc sĩ Truyền thông Khoa họcTruyền thông khoa học (Science communication)Truyền thông khoa học là hoạt động trao đổi thông tin khoa học giữa các nhà khoa học, nhà truyền thông và công chúng, nhằm tạo ra nhận thức, sự quan tâm, ý kiến và hiểu biết về khoa học.Xem giải thích đầy đủ → và Thu hút Công chúngThu hút công chúng (Public engagement)Thu hút công chúng là quá trình tương tác và đối thoại hai chiều giữa các nhà nghiên cứu và công chúng, tạo ra lợi ích song phương và nâng cao chất lượng khoa học.Xem giải thích đầy đủ → (Science Communication and Public Engagement) tại Universiti Malaya (UM), Malaysia. Đây là lĩnh vực chuyên môn cốt lõi mà anh được đào tạo bài bản và tiếp tục theo đuổi trong nghiên cứu, giảng dạy và thực hành nghề nghiệp.

Nếu bạn thấy bài viết có sai sót hoặc muốn góp ý, vui lòng gửi email về [email protected].