پژوهش‌های انجام‌شده در حوزه شیمی نشان داده‌اند که یک تفاوت بسیار کوچک در آغاز یک واکنش می‌تواند در شرایط خاص، به شکلی چشمگیر تقویت شود و مسیر نهایی تولید یک مولکول را تغییر دهد. این پدیده که در ساختارهای آینه‌ای مولکول‌ها اهمیت زیادی دارد، نگاه دانشمندان به کنترل واکنش‌های شیمیایی را تغییر داده است.
هنری کاگان در دهه ۱۹۸۰ میلادی نشان داد که تولید یکی از دو شکل آینه‌ای یک مولکول همیشه نتیجه‌ای ساده و قابل پیش‌بینی ندارد. پیش از آن تصور می‌شد اگر یک کاتالیزور تنها کمی بیشتر به تولید یکی از دو شکل کمک کند، در محصول نهایی نیز تنها اختلاف اندکی میان آن دو شکل دیده خواهد شد.
اما کاگان ثابت کرد که همین برتری کوچک می‌تواند در طول واکنش چند برابر شود و در نهایت باعث شود مقدار یکی از دو شکل آینه‌ای یک مولکول بسیار بیشتر از دیگری باشد.
اثر غیرخطی؛ تقویت یک اختلاف کوچک در واکنش‌های شیمیایی
دلیل این رفتار به تفاوت فعالیت میان شکل‌های مختلف کاتالیزور بازمی‌گردد. همه شکل‌های یک کاتالیزور عملکرد یکسانی ندارند؛ برخی از آن‌ها واکنش را سریع‌تر هدایت می‌کنند و برخی دیگر فعالیت کمتری دارند.
در نتیجه، شکلی که در ابتدای واکنش کمی بیشتر حضور دارد، می‌تواند نقش پررنگ‌تری در مسیر واکنش ایفا کند و به مرور باعث افزایش فاصله میان دو محصول شود. دانشمندان این پدیده را «اثر غیرخطی» نامیدند؛ یعنی نتیجه نهایی متناسب با اختلاف اولیه نیست و می‌تواند بسیار بزرگ‌تر از آن شود.
خودکاتالیزی؛ زمانی که محصول به ساخت بیشتر خودش کمک می‌کند
کنسو سوآی گام مهم دیگری در این زمینه برداشت. او واکنشی را شناسایی کرد که در آن محصول تنها نتیجه واکنش نبود، بلکه خودِ محصول نیز به تولید بیشتر همان شکل کمک می‌کرد. این فرایند که «خودکاتالیزی» نام دارد، توانایی زیادی برای تقویت تفاوت‌های کوچک اولیه دارد.
نکته شگفت‌انگیز در آزمایش‌های سوآی این بود که حتی یک اختلاف بسیار ناچیز در آغاز واکنش می‌توانست پس از چند مرحله به یک تفاوت بسیار بزرگ تبدیل شود.
در یکی از آزمایش‌ها، برتری اولیه تنها حدود ۰٫۰۰۰۰۵ درصد بود؛ اما پس از طی چند مرحله، یکی از دو شکل آینه‌ای با خلوص بیش از ۹۹٫۵ درصد به دست آمد. به بیان دیگر، تفاوتی که در ابتدا تقریباً غیرقابل مشاهده بود، در پایان به غلبه تقریباً کامل یکی از دو شکل تبدیل شد.
اهمیت این کشف برای شیمی و صنعت
کار سوآی نشان داد برای غالب شدن یکی از دو شکل آینه‌ای یک مولکول، الزاماً نیازی به وجود یک اختلاف بزرگ در شروع واکنش نیست. گاهی یک تغییر بسیار کوچک، اگر در شرایط مناسب قرار گیرد، می‌تواند آن‌قدر تقویت شود که مسیر کامل واکنش را تغییر دهد.
البته این آزمایش به‌تنهایی پاسخ نهایی برای این پرسش نیست که چرا مولکول‌های مرتبط با حیات روی زمین عمدتاً یک جهت مشخص دارند، اما نشان می‌دهد چنین فرایندی از نظر شیمیایی امکان‌پذیر است.
شناخت بهتر این رفتارهای شیمیایی به دانشمندان کمک می‌کند واکنش‌هایی دقیق‌تر طراحی کنند تا شکل موردنظر یک مولکول با بازده بالاتری تولید شود. این موضوع در صنایع داروسازی، تولید مواد شیمیایی کشاورزی و ساخت ترکیبات صنعتی اهمیت ویژه‌ای دارد؛ زیرا تولید شکل درست یک مولکول می‌تواند کیفیت محصول را افزایش داده و از ایجاد مواد ناخواسته و هدررفت مواد اولیه جلوگیری کند.
