Theo tuyên bố trao giải Nobel Hóa học 2021: "Benjamin List và David MacMillan được trao giải Nobel Hóa học 2021 vì phát triển công cụ chính mới dùng trong quá trình xây dựng phân tử: Xúc tác hữu cơ. Điều này tác động lớn đến nghiên cứu dược phẩm, và đóng góp vào hóa học xanh (giảm tác động của hóa học với môi trường".
Giải thưởng Nobel Hóa học năm 2021 được trao cho Benjamin List và David W.C. MacMillan “vì sự phát triển chất xúc tác hữu cơ bất đối xứng”. (Ảnh đồ họa: Nobel Prize)
Nhiều lĩnh vực và ngành nghiên cứu phụ thuộc vào khả năng của các nhà hóa học trong việc tạo ra các phân tử giúp hình thành vật liệu đàn hồi và bền, ứng dụng để tích trữ năng lượng trong pin hoặc ức chế sự tiến triển của bệnh tật. Công việc này cần chất xúc tác, là 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 dùng trong ô tô biến đổi các chất độc hại trong khói thải 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.
Do đó, chất xúc tác là công cụ cơ bản của các nhà hóa học, nhưng các nhà nghiên cứu từ lâu tin rằng về nguyên tắc, chỉ có hai loại chất xúc tác có sẵn: Kim loại và enzym. Benjamin List và David MacMillan được trao giải Nobel Hóa học 2021 vì vào năm 2000, họ, một cách riêng rẽ, đã phát triển loại xúc tác thứ ba. Nó được gọi là xúc tác hữu cơ không đối xứng và được xây dựng dựa trên các phân tử hữu cơ nhỏ.
Theo ông Johan Åqvist, chủ tịch Ủy ban Nobel Hóa học: “Khái niệm xúc tác này đơn giản nhưng thực tế là nhiều người đã phải tự hỏi tại sao chúng ta không nghĩ ra nó sớm hơn".
Chất xúc tác hữu cơ tạo thành từ cấu trúc ổn định của các nguyên tử cacbon, mà các nhóm cấu trúc hóa học hoạt động tích cực hơn có thể gắn vào. Các nhóm này thường chứa các nguyên tố phổ biến như oxy, nitơ, lưu huỳnh hoặc phốt pho. Điều này đồng nghĩa với việc những chất xúc tác này vừa thân thiện với môi trường lại vừa không tốn nhiều chi phí sản xuất.
Quá trình xúc tác hữu cơ đã phát triển với tốc độ đáng kinh ngạc kể từ năm 2000. Benjamin List (sinh năm 1968 tại Frankfurt, Đức) và David MacMillan (sinh năm 1968 tại Bellshill, Vương quốc Anh) đang là những người dẫn đầu trong lĩnh vực này. Bằng cách sử dụng những phản ứng với các chất này, các nhà nghiên cứu giờ đây có thể tạo ra, từ dược phẩm mới đến các phân tử có thể thu ánh sáng trong pin mặt trời, một cách hiệu quả hơn.
Phương Anh
