PGS Nguyễn Văn Hồng: Chứng minh nghiên cứu “made in VietNam” trên các tạp chí quốc tế

Luôn đặt ra cho mình ngưỡng thử thách để vượt qua trong nghiên cứu khoa học và suy nghĩ “kiên định” với những gì mình yêu thích, đó là điều tâm đắc của PGS.TS Nguyễn Văn Hồng – giảng viên Viện Vật lý Kỹ thuật, ĐH Bách khoa Hà Nội để cho ra nhiều kết quả nghiên cứu có giá trị đăng trên các tạp chí khoa học quốc tế uy tín ISI, thuộc lĩnh vực mô phỏng động lực học phân tử.

Đây là lĩnh vực khá mới thuộc ngành Vật lý tin học đòi hỏi yêu cầu khắt khe về tính toán, là phương pháp trung gian giữa vật lý thực nghiệm và vật lý lý thuyết.

Khi nói về ngành Vật lý tin học, PGS.TS Nguyễn Văn Hồng không khỏi băn khoăn: “Nếu như so sánh về lý thuyết thì Việt Nam và các nước phát triển không có sự chênh lệch đáng kể về trình độ nguồn nhân lực nghiên cứu. Còn về thực nghiệm, nước ta chưa bằng được họ, bởi các yếu tố liên quan tới thiết bị cần sự đầu tư lớn.

Hơn nữa, mặc dù ngành này có đầu tư nhưng không thể ngay một lúc có thể ngang bằng được. Về lĩnh vực vật lý tính toán thì yêu cầu quan trọng nhất là có hệ thống tính toán tốc độ càng cao càng tốt. Mặc dù tốc độ của hệ thống tính toán hiện có đã tăng lên rất nhiều, tuy nhiên khối lượng tính toán của các bài toán đặt ra ngày càng tăng hơn. Chính điều này dẫn đến việc tài nguyên tính toán đôi khi chưa đáp ứng được yêu cầu của phản biện”.

Với mỗi băn khoăn đặt ra, PGS.TS Hồng luôn tìm cách để chứng minh những nghiên cứu của mình là chính xác, đủ sức thuyết phục và mong muốn công bố các nghiên cứu “made in VietNam” trên các tạp chí quốc tế uy tín .

Thêm vào đó, hiện nay với sự phát triển mạnh của công nghệ điện tử và tin học (tốc độ tính toán của các máy tính ngày càng tăng và giá thành ngày càng giảm, các phần mềm hỗ trợ cho phép tính toán từ xa, tính toán song song thông qua mạng internet), phương pháp mô phỏng nói chung và mô phỏng động lực học phân tử nói riêng ngày càng chứng tỏ là một công cụ quan trọng và hiệu quả trong nghiên cứu cấu trúc vật liệu.

Chính suy nghĩ đó đã tạo động lực cho anh quyết tâm phải “phân tích bằng được các tính chất của vật liệu dựa trên cơ sở các cấu trúc nguyên tử”. Vì vậy, hướng nghiên cứu anh lựa chọn theo đuổi là nghiên cứu mô phỏng các loại vật liệu oxit nhiều thành phần (MgO-SiO₂; CaO-SiO₂, Al₂O₃-SiO₂, PbO-SiO₂), vật liệu xốp trên máy tính.

Đây là các loại vật liệu có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao như gạch chịu lửa, vật liệu sinh học, xử lý rác thải hạt nhân… Lựa chọn như vậy, bản thân anh cũng “nuôi” nhiều hy vọng trong các nghiên cứu thuộc lĩnh vực này.

Đam mê nghiên cứu và mô phỏng các loại vật liệu

Năm 2008, khi làm nghiên cứu sinh tại ĐH Nagaoka Nhật Bản, PGS.TS Hồng tự nhận mình là một người thực sự đam mê nghiên cứu và mô phỏng các loại vật liệu. Tuy nhiên, lúc đó do chưa đủ kinh nghiệm chuyên môn nên ban đầu anh đã rất khó khăn để viết bài báo có chất lượng cũng như tìm kiếm tài liệu, sách phục vụ cho việc nghiên cứu. “Quãng thời gian tại Nhật Bản thực sự rất ý nghĩa với tôi.

Ở đây, điều lớn nhất tôi học được đó là sự tự lập, tìm tòi và phương thức giải quyết vấn đề của riêng mình. Thêm vào đó, tôi may mắn khi có thể tìm được rất nhiều tài liệu quý trên internet để có thể tháo gỡ những băn khoăn trong nghiên cứu, bởi ở Việt Nam lúc đó mạng internet chưa phát triển như bây giờ” - anh Hồng nhớ lại.

Kể từ đó tới nay, anh bắt đầu tự lập nghiên cứu, tự tìm tòi và định hướng nghiên cứu một cách nghiêm túc. Càng nghiên cứu, PGS.TS Hồng lại càng nhận thấy “ý nghĩa khoa học đẹp đẽ” của các vật liệu oxit mà mình quan tâm.

Anh chia sẻ: “Tất cả các loại vật liệu đều do cấu trúc quyết định, và ở mỗi thù hình cấu trúc nào đó đều có một tính chất nhất định tương ứng. Muốn tạo ra các loại vật liệu có tính chất khác biệt chịu nhiệt, độ bền cao... như mong muốn thì cần phải hiểu rõ cấu trúc của nó. Từ việc hiểu cấu trúc sẽ giúp ích cho quá trình phân tích để biết lý do tại sao vật liệu lại có tính chất như vậy”.

Anh Hồng còn nhấn mạnh: “Với những tính chất không mong muốn, nhà khoa học thể điều khiến cấu trúc để loại bỏ, đồng thời tăng cường tính chất ưu việt khác của vật liệu. Đặc biệt trong mô phỏng, nhà khoa học có thể dễ dàng điều khiển cấu trúc nguyên tử trên máy tính thậm chí trong bất kể điều kiện nhiệt độ, áp suất nào. Còn trong điều kiện thực nghiệm thì khó có thể tạo ra trong thực tế đối với các nghiên cứu vật liệu trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao”.

Và rồi những nỗ lực của anh cũng thu được kết quả khả quan. Năm 2007-2008, anh nghiên cứu đề tài cấp Bộ KH&CN “Ứng dụng xử lý ảnh trong vật lý kỹ thuật”. Năm 2011, anh tiếp tục bắt tay vào nghiên cứu đề tài “Mô hình quá trình khuếch tán trong hệ mất trật tự”. Đề tài này do Quỹ Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) tài trợ và được Hội đồng nghiệm thu đánh giá tốt năm 2013.

Liên tiếp sau đó, trên các tạp chí uy tín của nước ngoài như Indian Journal of Physics, Materials Chemistry and Physics, Applied Physics Letter đều xuất hiện các nghiên cứu của anh. Đến nay, PGS.TS Nguyễn Văn Hồng đã có hơn 20 công bố liên quan trên các tạp chí chuyên ngành quốc tế thuộc danh mục ISI.

“Để cuộc sống nhẹ nhàng thì nên chọn làm những gì mình yêu thích”.

Cho đến giờ, không phải kết quả nào cũng đến với PGS.TS Hồng một cách dễ dàng. Với mỗi nghiên cứu gửi đăng tạp chí khoa học quốc tế ISI, anh thường xuyên bị hội đồng khoa học phản biện nghiêm khắc. Mới đây nhất, khi anh gửi kết quả nghiên cứu “Tính đa thù hình của Silica lỏng dưới ảnh hưởng của áp suất nén dựa trên 5 thông số trật tự và mô hình 2 trạng thái” cũng bị giới khoa học phản biện vô cùng nghiêm khắc.

Dựa trên góc độ khoa học, họ góp ý thẳng thắn và đôi lúc “hơi khó chịu” về mặt hạn chế của đề tài liên quan đến thiết bị như tài nguyên tính toán chưa đủ đáp ứng, số lượng 2000-5000 nguyên tử mà anh nghiên cứu còn ít; người phản biện bài báo cho rằng mô hình vật liệu có kích thước nhỏ vì thế các kết quả là chưa thuyết phục.

Do vậy, họ yêu cầu anh phải đưa ra mô hình tính toán lớn hơn lên tới hàng triệu phân tử mới thuyết phục được họ. Để chứng minh nhận xét của mình, người phản biện đã đưa ra dẫn chứng là hiện nay các hệ thống tính toán lớn có thể tính toán mô hình lên tới hàng triệu nguyên tử.

Tuy nhiên khi tăng kích thước mô hình thì khối lượng sẽ tăng lên rất nhiều dẫn đến thời gian tính toán sẽ rất lâu, cần có hệ thống tính toán chuyên nghiệp với các máy tính cấu hình cao. Với hệ thống máy tính hiện có thì việc tăng kích thước mô hình lên đến vài chục ngàn nguyên tử là không khả thi.

Cảm giác ban đầu trước những lời “chê” của các nhà phản biện đôi lúc khiến anh cảm thấy nản lòng. Thế nhưng “Người làm khoa học như tôi luôn làm những gì mình yêu thích. Đứng trước mỗi khó khăn, tôi luôn tìm các giải pháp để vượt qua” –PGS. TS Hồng bộc bạch.

Nghĩ vậy nên anh luôn kiên trì tìm mọi cách thuyết phục các nhà khoa học thay đổi quan điểm và chấp nhận nghiên cứu của mình. Phương châm sống của anh được gói gọn trong suy nghĩ: “Để cuộc sống nhẹ nhàng thì nên chọn làm những gì mình yêu thích”.

Với TS Hồng đó là điều quan trọng nhất để giữ lửa đam mê nghiên cứu khoa học. Quan niệm như vậy nên anh cảm thấy việc nghiên cứu hoàn toàn tự nguyện và nhẹ nhàng như một công việc bình thưởng hàng ngày.

Anh tâm sự: “Tôi không bao giờ cảm thấy hối tiếc vì đã làm việc tại ĐH Bách khoa Hà Nội bởi nơi đây tôi được tạo điều kiện làm việc tối đa. Ngoài ra, Trường cũng hỗ trợ kinh phí đối với mỗi bài báo được công bố trên tạp chí quốc tế rất thiết thực, giúp tôi yên tâm trong công tác nghiên cứu… Bên cạnh đó, người thầy tôi rất kính trọng là PGS Phạm Khắc Hùng luôn gợi ý, hướng dẫn cho chúng tôi những hướng nghiên cứu mới. Đến thời điểm này, tôi thực sự thấy hài lòng vì những gì mình đang thực hiện”.

“mê” hình ảnh trực quan 3D

Hàng ngày anh thường đến phòng thực hành và cặm cụi nghiên cứu từ sáng sớm . Với anh, bên cạnh việc giảng dạy thì nghiên cứu khoa học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. “Muốn giảng dạy tốt phải hiểu sâu về chuyên môn mình dạy thông qua nghiên cứu. Khi thực sự nghiên cứu thì mình dạy mới thuyết phục được.

Còn nếu mình chỉ đọc sách mà không làm bao giờ thì cũng cũng như người kể lại y nguyên câu chuyện đã đọc, nói lại toàn bộ những gì trong sách. Và nếu như mình không thật sự bắt tay vào làm, không hiểu cặn kẽ thì dạy không có sức thuyết phục. Với bản thân tôi, nghiên cứu khoa học là cách để thúc đẩy quá trình dạy tốt hơn. Vì vậy, nghiên cứu và giảng dạy không thể tách rời mà hỗ trợ lẫn nhau”- PGS.TS Hồng cho biết.

Nhìn về những mục tiêu trước mắt, PGS.TS Hồng cho biết anh đã từng “mê” hình ảnh trực quan 3D trên các phần mềm nước ngoài. Vì vậy, anh luôn ấp ủ về hướng nghiên cứu hiển thị cấu trúc vật liệu trong không gian ba chiều tương tự như vậy. Anh cho hay: “Việc hiển thị trực quan tất cả các cấu trúc vật liệu 3D trên màn hình máy tính có ưu điểm: thứ nhất, người không cùng chuyên môn có thể dễ dàng hiểu được khi xem trực tiếp; thứ hai, nhà khoa học có thể thể dễ dàng phát hiện ra “lỗi sai” của mình trong quá trình tính toán”.

Tuy nhiên, vấn đề bận tâm nhất của anh đó là: nếu như ở nước ngoài việc triển khai khá đơn giản bởi họ có những phần mềm thương mại chuyên nghiệp hỗ trợ; còn ở Việt Nam, để có được những phần mềm như vậy phải tốn chi phí rất cao.

Hoàng Anh