Đối thoại với giáo sư đoạt giải Nobel Vật lý: Phát minh thế kỷ đến từ…cuộn băng dính

Từ thí nghiệm nghịch ngợm đến Nobel Vật lý

Các giải thưởng Nobel Vật lý thường gắn liền với những máy móc “khủng” như máy gia tốc hạt mạnh nhất, siêu máy tính nhanh nhất hay kính thiên văn mạnh nhất thế giới. Thế nhưng, vào năm 2010, tất cả những gì mà người chiến thắng thực sự cần chỉ là những cuộn băng dính (băng keo) và bút chì, từ một phát hiện tình cờ.  

Đầu những năm 2000, TS. Novoselov và GS. Andrei Geim tại Đại học Manchester (Anh) bắt đầu nghiên cứu khả năng sử dụng than chì (graphite) trong các linh kiện bán dẫn. Hàng ngày, 2 nhà khoa học trẻ tuổi gốc Nga mày mò với các mẩu than chì để kiểm tra tính dẫn điện của chúng, đồng thời tìm cách tạo ra các mảnh than chì mỏng hơn bằng việc sử dụng băng dính.

Họ dùng Ƅăng keo dán lên đầu bút chì, để tách lớp than chì ra càng lúc càng mỏng.  Quá trình này được lặp đi lặp lại nhiều lần, khi có được lớp than chì mỏng nhất, với độ dày chỉ là 1 nguyên tử carbon, hai nhà khoa học đã cố định nó trên một phiến silicon... Kết quả mà bản thân Novoselov và Geim cũng không ngờ tới, đó là là họ đã tạo ra graphene - loại siêu vật liệu mỏng nhất và bền nhất mà khoa học từng biết đến. Thí nghiệm này đã mang về cho hai người Giải Nobel Vật lý danh giá năm 2010.

“Một ý tưởng nghịch ngợm là hoàn hảo để bắt đầu mọi thứ nhưng sau đó bạn cần có trực giác khoa học thực sự tốt để hiểu rằng thí nghiệm của bạn sẽ dẫn đến một điều gì đó, nếu không nó sẽ mãi là một trò đùa”, chủ nhân Nobel Vật lý 2010 nói trên Independent (Anh).

Graphene được xem là vật liệu 2 chiều đầu tiên từng được chế tạo, gồm các nguyên tử carbon liên kết với nhau theo kiểu hình lục giác. Graphene không chỉ cứng hơn cả kim cương mà còn siêu nhẹ và trong suốt. Nó có thể rất dẻo hoặc rất cứng, tùy thuộc vào cách xử lý. Một mét vuông graphene mỏng hơn giấy hàng nghìn lần, có thể làm thành một chiếc võng đủ chắc để nâng một con mèo nặng 4 kg, nhưng chỉ nặng không quá một sợi râu của con mèo đó. Quan trọng hơn, Novoselov và Geim đã chứng minh là graphene không khó chế tạo.

Các nhà khoa học cho rằng trong tương lai, graphene nhiều khả năng sẽ thay thế silicon trong các linh kiện bán dẫn được sử dụng rất phổ biến trong các thiết bị điện tử. Thậm chí, một số quốc gia đã nghĩ tới ý tưởng xây dựng một “Thung lũng Graphene” như “Thung lũng Silicon” ở Mỹ hiện nay. Nếu ý tưởng này thành hiện thực, đây sẽ là tiền đề của một cuộc cánh mạng mới trong ngành điện tử thế giới.

Cơ hội trò chuyện với GS Novoselov tại buổi đối thoại khoa học của VinFuture

Sinh năm 1974, GS. Novoselov hiện là nhà khoa học có ảnh hưởng toàn cầu trong lĩnh vực Vật lý chất rắn và công nghệ nano. Ngoài Nobel Vật lý được nhận năm 36 tuổi, ông còn có tên trong danh sách các nhà nghiên cứu được trích dẫn nhiều nhất khi mới 40 tuổi, nằm trong Top 0,01% thế giới với H-index 92. Để dễ hình dung, chỉ số H trung bình của các nhà khoa học được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học Mỹ là 45.

Trưởng thành từ những nôi nghiên cứu của các nền khoa học hàng đầu thế giới tại Nga, Hà Lan và Anh, vị chủ nhân Nobel Vật lý nhận ra thực trạng “nước chảy chỗ trũng” khi nguồn lực dành cho nghiên cứu khoa học ở những nơi có điều kiện kinh tế khó khăn vẫn còn hạn chế.

“Các nhà khoa học ở nhiều quốc gia đang phát triển chưa nhận được sự quan tâm xứng đáng với những nỗ lực và thành tựu của họ. Đơn giản là vì tiếng nói của họ chưa thực sự được lắng nghe”, GS. Novoselov chia sẻ trên nhật báo The Statesman (Ấn Độ).

“Cha đẻ” của siêu vật liệu graphene tin rằng những tài năng lỗi lạc có thể xuất hiện ở bất kỳ quốc gia nào và tất cả đều xứng đáng được khích lệ. Theo ông, VinFuture - giải thưởng khoa học, công nghệ quốc tế đầu tiên do người Việt khởi xướng - được sinh ra để lắng nghe các nhà khoa học thế giới, góp phần thay đổi thực trạng bất bình đẳng trong nghiên cứu hiện nay. Đó cũng là lý do ông tham gia VinFuture trong vai trò thành viên Hội đồng Giải thưởng. 

Chủ nhân Nobel Vật lý sớm nhận thấy việc đồng hành cùng VinFuture là một quyết định đúng đắn khi Giải thưởng nhận được sự hưởng ứng rộng rãi của cộng đồng nghiên cứu toàn cầu, với gần 600 đề cử từ 60 quốc gia ngay trong mùa giải đầu tiên. Ông cũng luôn tâm niệm rằng khoa học nên cung cấp một bức tranh đầy đủ và chính xác về thế giới, từ đó, con người mới suy nghĩ về cách tận dụng những tri thức, tạo nên một thế giới an toàn và bền vững. Vì thế, ngày 12/11/2021, chủ nhân Nobel Vật lý sẽ có buổi chia sẻ với các nhà khoa học trẻ trong chương trình đối thoại trực tuyến toàn cầu với chủ đề “Năng lượng tái tạo và vật liệu tương lai” do Quỹ VinFuture tổ chức.

Tại buổi đối thoại vào 8h15 sáng ngày 12/11 tới, GS. Novoselov sẽ chia sẻ những kiến thức khoa học nền tảng và ứng dụng của năng lượng, vật liệu mới trong ứng phó với cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu. Chương trình còn có sự tham gia của nhiều nhà khoa học tầm cỡ thế giới như GS. Nguyễn Thục Quyên, Giám đốc Trung tâm Polyme và Chất rắn Hữu cơ, Giáo sư Hóa học & Hóa Sinh, Đại học California, Santa Barbara (Mỹ) với chia sẻ về chủ đề năng lượng mặt trời. Bên cạnh đó, TS. Corey Hoven, Nhà sáng lập và Giám đốc Kỹ thuật Công ty Next Energy Technologies (Mỹ), sẽ mang đến sự kết nối giữa nghiên cứu khoa học và ứng dụng thực tiễn.