Hai nhà khoa học giành Giải Nobel Hóa học năm 2021 (ảnh: The Nobel Prize).
Các nhà hóa học đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và công nghiệp. Việc tạo ra các phân tử có thể hình thành những vật liệu bền và đàn hồi tốt, giúp tích trữ năng lượng trong pin hay ức chế sự phát triển của bệnh tật... đều cần đến chất xúc tác - những chất kiểm soát và đẩy nhanh các phản ứng hóa học mà không trở thành một phần của sản phẩm cuối cùng. Ví dụ, chất xúc tác chuyển hóa các chất độc hại trong khói thải ô tô thành các phân tử vô hại. Cơ thể chúng ta cũng chứa hàng nghìn chất xúc tác dưới dạng các enzym, giúp tạo ra các phân tử cần thiết cho sự sống.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu từ lâu đã cho rằng, về nguyên tắc, chỉ có 2 loại chất xúc tác có sẵn là kim loại và enzym. TS Benjamin List và GS David MacMillan được trao Giải Nobel Hóa học năm nay là vì họ đã phát triển độc lập một loại xúc tác thứ ba, gọi là xúc tác hữu cơ bất đối xứng, được xây dựng dựa trên các phân tử hữu cơ nhỏ vào năm 2000.
Chất xúc tác hữu cơ có một bộ khung nguyên tử carbon ổn định, cho phép nhiều nhóm hoạt chất bám vào. Những nhóm này thường chứa các nguyên tố phổ biến như oxy, nitrogen, lưu huỳnh hoặc phốt pho. Điều này có nghĩa những chất xúc tác này vừa thân thiện với môi trường lại vừa tiết kiệm chi phí sản xuất. Việc gia tăng sử dụng các chất xúc tác hữu cơ chủ yếu do khả năng điều khiển xúc tác bất đối xứng của chúng. Trong quá trình xây dựng phân tử, tình huống phổ biến là 2 phân tử khác nhau có thể hình thành - giống như bàn tay của chúng ta - là hình ảnh phản chiếu của nhau. Các nhà hóa học thường chỉ muốn một phân tử trong số đó, đặc biệt khi sản xuất dược phẩm.
Kể từ năm 2000, xúc tác hữu cơ đã phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc. Tuy vậy, TS Benjamin List và GS David MacMillan vẫn là những nhà nghiên cứu hàng đầu trong lĩnh vực này. Họ đã chứng minh rằng, các chất xúc tác hữu cơ có thể được sử dụng để thúc đẩy nhiều phản ứng hóa học. Bằng cách sử dụng những phản ứng này, các nhà nghiên cứu giờ đây có thể tạo ra bất cứ thứ gì với hiệu quả cao hơn, từ dược phẩm mới đến các phân tử có thể thu nhận ánh sáng trong pin mặt trời. Qua đó có thể thấy rằng, các chất xúc tác hữu cơ đã và đang mang lại lợi ích vô cùng to lớn cho nhân loại.
Bắc Lê (theo The Nobel Prize)