PV: Hành trình từ cậu học sinh trường làng đến thủ khoa đầu ra khoa Khoa học Vật liệu của trường kỹ sư hàng đầu nước Pháp chắc hẳn có nhiều điều đặc biệt?

- Một điều khá thú vị là hành trình của tôi không phải là một kế hoạch được vạch sẵn, mà là một chuỗi những cơ duyên.

Tôi sinh ra ở vùng quê nghèo Can Lộc, Hà Tĩnh xét về điều kiện học tập hay việc tiếp cận với những lĩnh vực, kiến thức mới không thể so sánh với các thành phố lớn.

Tốt nghiệp cấp 2 ở trường làng, tôi may mắn thi đậu vào lớp chuyên Toán của Trường THPT Chuyên Đại học Vinh. Đây là cơ duyên đầu tiên.

Sau này đi sâu vào nghiên cứu, tôi mới nhận ra toán học không chỉ là những con số khô khan mà là nền tảng tư duy logic để đào sâu về các kiến thức vật lý, hóa học, lập trình, mô phỏng, vốn liên quan chặt chẽ với lĩnh vực khoa học vật liệu mà tôi theo đuổi.

Khi chọn chuyên ngành thi đại học, tôi nhờ cha tư vấn. Ông là một người có thói quen nghe đài, luôn cập nhật tin tức. "Khoa học vật liệu & công nghệ nano sẽ là tương lai", định hướng của cha dẫn đến quyết định đăng ký thi vào ngành Vật lý Kỹ thuật và Công nghệ nano của Trường Đại học Công nghệ (Đại học Quốc gia Hà Nội).

Thực lòng mà nói, lúc đó tôi cũng chưa hiểu rõ ngành này là gì. Tôi chỉ thấy "nano" nghe có vẻ mới mẻ, thú vị.

Sau 6 tháng học tập, tôi nhận được học bổng của Đề án 322 - Chương trình của Chính phủ Việt Nam đưa sinh viên ra nước ngoài đào tạo bằng ngân sách Nhà nước.

Tôi được chọn sang Pháp học chương trình kỹ sư tại Học viện Khoa học Ứng dụng Quốc gia Lyon (INSA de Lyon). Hành trình 9 năm theo đuổi tri thức ở xứ người cũng bắt đầu từ đó.

Thật bất ngờ khi biết được rằng chính cha của anh lại là người định hướng cho con trai một lĩnh vực, thậm chí đến bây giờ, vẫn còn rất mới mẻ?

- Cha cũng chính là người truyền cảm hứng cho tôi xuyên suốt quá trình học tập và những quyết định quan trọng sau này.

Ông lên đường nhập ngũ từ lúc trai trẻ 17-18 tuổi, tham gia kháng chiến chống Mỹ.

Sau năm 1975, ông có cơ hội tiếp nhận học bổng để đào tạo ở Liên Xô (cũ) trong 7 năm. Mặc dù rất muốn đi nhưng ông đành tạm gác ước mơ để lo cho gia đình. Vừa lo chu toàn nhiệm vụ của người con trai trưởng, ông vừa phải cật lực mưu sinh để nuôi 4 anh em tôi ăn học.

Tuy vậy, ông luôn truyền cho chúng tôi cảm hứng về sự cống hiến.

"Các con làm nghề gì cũng được, nhưng đừng quá quan tâm đến vật chất mà nên có tinh thần cống hiến. Nếu làm được cái gì đó cho làng xóm, quê hương thì tốt", lời dặn mộc mạc của cha cũng chính là kim chỉ nam của chúng tôi trên chặng đường sau này.

Nhận học bổng sang Pháp tôi luôn ý thức được rằng, mình có trách nhiệm viết tiếp giấc mơ dang dở của cha. Đấy là những năm tháng vất vả, nhưng vẻ vang thời tuổi đôi mươi của tôi.

Được sang du học tại Pháp có phải là "cơ duyên" như cách anh gọi để đến với con đường nghiên cứu khoa học?

- Tôi học tốt, nhưng chưa bao giờ nghĩ rằng mình sẽ trở thành một nhà nghiên cứu. Với tôi, học tập khi ấy vẫn đơn thuần là làm tốt nhất có thể trong khuôn khổ những gì được dạy.

Tôi chưa có khái niệm rõ ràng về nghiên cứu khoa học, chưa hình dung được thế nào là tạo ra tri thức mới.

Bước ngoặt để dẫn đến cánh cửa nghiên cứu khoa học rồi thực sự trở thành người nghiên cứu chuyên nghiệp là 6 tháng thực tập tại Bỉ để tốt nghiệp thạc sĩ khoa học.

Nơi tôi thực tập là IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre, Bỉ) - một trong những trung tâm nghiên cứu công nghệ nano hàng đầu châu Âu. Đây là một môi trường hoàn toàn khác biệt so với những gì tôi từng trải qua.

IMEC có hơn 2.000 nhà nghiên cứu đang làm việc với những công nghệ tiên tiến nhất về bán dẫn, vi điện tử, cảm biến nano, vật liệu mới. Những điều tôi từng đọc trong sách vở giờ đây trở thành thực tế trước mắt.

Đã học ở Pháp là một nước rất tiên tiến nhưng tôi vẫn ngỡ ngàng với quy mô và hệ thống trang thiết bị hiện đại của trung tâm này.

Tôi cảm thấy như cá gặp nước, môi trường ở đây tạo cho tôi rất nhiều cảm hứng để dấn thân vào con đường nghiên cứu khoa học, khi được làm việc với những con người rất thông minh, cần mẫn và chuyên nghiệp.

Kết thúc kỳ thực tập, tôi quay trở lại Pháp và quyết định làm nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm Vật liệu - Vật lý (LMGP), thuộc CNRS & Trường Bách khoa Grenoble theo đuổi phát triển công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử kiểu không gian (SALD).

Nói một cách ngắn gọn, đó là công nghệ chế tạo vật liệu màng mỏng nano với cấp độ kiểm soát từng lớp nguyên tử một. Giống như mình mặc nhiều lớp áo và mỗi lớp như thế là một lớp ở cấp độ nguyên tử.

Công nghệ này như chìa khóa vạn năng để mở ra ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Đang ở nơi vẫn được xem là "thiên đường" dành cho người nghiên cứu khoa học và chắc hẳn đi kèm những cơ hội việc làm hấp dẫn, vì sao anh quyết định trở về Việt Nam sau gần một thập kỷ ở trời Âu?

- Với tôi, không có sự phân vân giữa việc trở về hay ở lại. "Làm được cái gì đó cho làng xóm, quê hương", lời dặn của cha là điều tôi luôn khắc cốt ghi tâm.

Do đó, ngay từ khi đặt chân lên nước Pháp tôi luôn mặc định sẽ về Việt Nam. Điều cần cân nhắc ở đây là về nước ở thời điểm nào.

Thông thường, những người làm nghiên cứu chuyên nghiệp sau khi hoàn thành nghiên cứu sinh sẽ tiếp tục làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ (postdoc) để trau dồi kinh nghiệm. Đây là giai đoạn rất quan trọng giúp họ phát triển năng lực nghiên cứu, kỹ năng quản lý dự án và xây dựng mạng lưới hợp tác quốc tế.

Tôi cũng từng nghĩ rằng mình sẽ đi theo con đường đó, tiếp tục làm postdoc vài năm trước khi trở về.

Thế nhưng năm 2018, tôi có cơ hội gặp một số đồng nghiệp Việt Nam đang công tác trong nước. Họ nói với tôi rằng Trường đại học Phenikaa muốn mời gọi các nhà khoa học trẻ về công tác. Tìm hiểu định hướng phát triển của trường tôi thấy có nhiều điểm phù hợp với mình.

Lúc đó, tôi bắt đầu suy nghĩ nghiêm túc: Nếu không phải bây giờ, thì bao giờ?

Dù rằng khoa học là không biên giới nhưng những nỗ lực, cố gắng của mình nếu đặt đúng chỗ thì sẽ đem lại giá trị lớn hơn rất nhiều. Ở Việt Nam sẽ cần mình hơn những nơi đã quá phát triển như ở Pháp.

Có điều gì khiến anh băn khoăn khi đưa ra quyết định hồi hương lúc mọi thứ vẫn chưa thực sự chín muồi?

- Đương nhiên là có. Khi quyết định về nước, tôi phải cân nhắc rất nhiều.

Cái tôi lo lắng nhất là tính khả thi. Ở Việt Nam, nghiên cứu khoa học, đặc biệt là lĩnh vực vật liệu tiên tiến, vẫn chưa có nhiều điều kiện thuận lợi như ở nước ngoài. Tôi từng tự hỏi: "Liệu mình có quá vội vàng không? Hay là ở lại thêm vài năm để tích lũy kinh nghiệm rồi mới trở về?".

Ngoài ra, vấn đề kinh phí cho nghiên cứu khoa học cũng là một thách thức lớn. Ở nước ngoài, quỹ nghiên cứu dồi dào, cơ sở vật chất hiện đại, đội ngũ hỗ trợ chuyên nghiệp. Nhưng ở Việt Nam, tôi sẽ phải tự xây dựng mọi thứ từ đầu.

Tuy nhiên, trong thách thức tôi cũng nhìn thấy cơ hội. Nếu tự xây dựng một phòng thí nghiệm từ con số "0", tôi sẽ hiểu từng chi tiết của nó. Tôi sẽ có thể chủ động hoàn toàn trong nghiên cứu của mình về sau.

Tôi cũng hỏi ý kiến một số giáo sư ở Pháp, và họ hoàn toàn ủng hộ quyết định của tôi. Họ nói rằng, quay về nước không có nghĩa là tôi từ bỏ khoa học, mà là tôi đang mở ra một hướng đi mới, nơi tôi có thể đóng góp nhiều hơn.

Tôi nhận bằng tiến sĩ vào tháng 10/2018 thì đến tháng 6/2019 tôi quay về Việt Nam.

Anh đã "làm lại từ đầu" khi về nước như thế nào?

- Thời gian đầu khi quay trở về Việt Nam là một giai đoạn rất khó khăn nhưng cũng đầy cảm hứng.

Lại là một cơ duyên khi đồng nghiệp mới của tôi, TS. Bùi Văn Hào sau một thời gian làm nghiên cứu sinh và postdoc ở Hà Lan cũng vừa về nước và cũng nghiên cứu về công nghệ lắng đọng đơn lớp nguyên tử (ALD) này. Lúc bấy giờ, ở Việt Nam chỉ có hai chúng tôi nghiên cứu sâu về ALD.

Ngày 19/11/2019, hai anh em quyết định lập một nhóm nghiên cứu về công nghệ ALD. Nhưng lúc đó, chúng tôi chưa có gì trong tay - không phòng thí nghiệm, không thiết bị, không nhân sự.

Việc đầu tiên cần làm là xin kinh phí để xây dựng phòng thí nghiệm. Chúng tôi trình bày đề xuất với ban lãnh đạo Trường Đại học Phenikaa và được cấp 2,4 tỷ đồng. Con số tương đối lớn ở Việt Nam, nhưng thực tế để xây dựng một phòng thí nghiệm tiêu chuẩn theo định hướng này có thể tiêu tốn cả triệu USD.

Ban đầu, chúng tôi liên hệ với các công ty bán máy thương mại. Thế nhưng báo giá tối thiểu là 200.000 USD (khoảng 5 tỷ đồng) cho một hệ máy, gấp đôi số kinh phí chúng tôi có.

Hơn nữa, những hệ thống này thường chỉ có một số tính năng cố định, khó can thiệp nếu cần thay đổi thiết kế để thử nghiệm các tính năng mới.

Nghiên cứu mà bị ràng buộc như thế thì làm sao có đột phá?

Bên cạnh đó, nếu mua hệ thương mại, chúng tôi sẽ bị phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp. Chỉ cần hỏng một linh kiện nhỏ, tôi cũng không biết sửa như thế nào vì không phải là người thiết kế.

Và khó khăn này cũng là một cơ duyên cho hệ SALD "made in Vietnam" đầu tiên?

- Đúng vậy, chúng tôi bỏ ý định mua hệ thương mại và quyết tâm tự thiết kế, tự làm.

Chúng tôi cố gắng thuyết phục ban lãnh đạo nhà trường cho đầu tư. Tuy nhiên, các thầy rất phân vân, bởi không biết ông này xây cái gì. Tôi hiểu được sự phân vân này, đứng ở góc độ ban lãnh đạo nhà trường, quyết định chi tiền tỷ vào một hệ thống mông lung chưa rõ kết quả là điều rất mạo hiểm.

Có lẽ sự quyết tâm của chúng tôi, và hi vọng vào thế hệ trẻ đã thuyết phục các thầy để rồi may mắn chủ trương cấp kinh phí đã được duyệt, nhưng đây mới chỉ là thử thách đầu tiên.

Cái khó tiếp theo là tìm người làm. Tôi có thể nắm được công nghệ, hiểu được cần phải thiết kế như thế nào, với các tiêu chuẩn ra sao, nhưng rất cần đơn vị về cơ khí, điện tử để hiện thực hóa những ý tưởng này.

Tôi liên hệ với nhiều công ty tự động hóa nhưng tất cả đều từ chối. Họ thường lắp ráp các module có sẵn, chứ chưa có kinh nghiệm xây dựng một hệ thống hoàn toàn mới từ con số 0, với nhiều tiêu chuẩn về độ chính xác cơ khí ở nhiệt độ cao, an toàn hóa chất, độ ổn định về mặt điều khiển, độ kín về đường dẫn khí…

Tình cờ, tôi được kết nối với anh Điệp, chủ một công ty chế tạo ở Đan Phượng.

Anh Điệp là một kỹ sư tốt nghiệp Đại học Bách Khoa Hà Nội, tôi thường gọi vui là cao thủ ẩn danh, không quá nổi tiếng nhưng rất giỏi.

Tôi gọi điện và hẹn gặp anh một chiều chủ nhật. Hai anh em gặp nhau, pha một ấm trà. Tôi kể câu chuyện từ Pháp về Việt Nam, những khó khăn đang gặp phải, và mong muốn thiết kế một hệ thống hoàn toàn mới.

Với tự động hóa và độ chính xác ở cấp độ micromet thì chỉ cần có thêm một chút gia nhiệt đã khó, còn hệ của tôi gồm 5 yếu tố thuộc nhiều lĩnh vực cùng kết hợp…

Anh Điệp lại rất hứng thú với những đề bài khó.

"Anh không hiểu hết chú đang muốn làm cái gì, nhưng anh sẽ đồng hành cùng chú", anh nói thẳng với tôi.

Suốt 2 năm trời, nhóm nghiên cứu của tôi và công ty của anh Điệp phối hợp với nhau để hoàn thiện "từng con ốc một" của hệ thống SALD.

Chúng tôi đặt hàng từng chi tiết, ngồi bàn bạc xem tiêu chuẩn thế nào, ví dụ chọn thép ra làm sao, các gioăng nên làm bằng vật liệu gì, chống ăn mòn hóa chất thế nào, đầu phun khí phải mô phỏng và thiết kế như thế nào.

Phải chờ đợi nhiều tháng hàng mới về. Sau đó xây dựng các kết nối cơ khí, vận hành test thử. Năm 2021 bắt đầu xây thì đầu năm 2022 mới xong.

Khoảnh khắc nhấn nút và thấy "đứa con tinh thần" của mình hoạt động trơn tru, cảm xúc của anh như thế nào?

- Tôi còn nhớ rất rõ đó là tháng 2/2022. Khi đó đã gần nửa đêm, nhưng tôi không thể chờ đến sáng mai. Tôi quá háo hức, quá mong chờ giây phút này.

Một mình tôi có mặt trong phòng thí nghiệm, kiểm tra lần cuối, rồi ấn nút khởi động hệ thống.

Xuyên suốt thời gian chế tạo hệ thống tôi chịu một áp lực rất lớn. Đây không chỉ là một thí nghiệm đơn thuần, mà còn là một bài kiểm tra thực sự. Tôi phải chứng minh cho ban lãnh đạo, đồng nghiệp và những người đã đặt niềm tin rằng nhóm nghiên cứu sẽ làm được.

Khi hệ thống bắt đầu vận hành, từng quy trình diễn ra như đúng thiết kế, tôi nín thở theo dõi. Khi thấy lớp vật liệu đầu tiên được tạo ra, từng đơn lớp nguyên tử được quét chính xác, tôi biết mình đã thành công.

Tôi lập tức quay video, một mình trong phòng nói to "Ra rồi các thầy ơi! Vật liệu màng mỏng nano chế tạo bằng ALD ở áp suất khí quyển đã ra được rồi", và gửi ngay cho các đồng nghiệp để báo tin vui.

Việc chế tạo thành công hệ thống lắng đọng đơn lớp nguyên tử (SALD) ở áp suất khí quyển đầu tiên trong nước tạo ra bước ngoặt như thế nào?

- Đây là hệ thống cho phép chế tạo các màng mỏng nano ô-xít kim loại bán dẫn với mức độ điều khiển bề dày tới từng đơn lớp nguyên tử.

Hệ thống này không chỉ hoạt động ổn định, mà còn cải tiến hơn nhiều so với hệ tôi từng làm ở Pháp. Ở Pháp, tôi vận hành hệ suốt 4 năm, ngày nào cũng làm việc với nó. Tôi hiểu rõ những điểm hạn chế, và khi về Việt Nam, tôi tối ưu hóa thiết kế, nhận được nhiều góp ý tư vấn của đồng nghiệp, phía công ty anh Điệp để khắc phục toàn bộ những nhược điểm đó.

Giờ đây, sinh viên, học viên, nghiên cứu sinh đều có thể tự vận hành hệ thống. Đây chính là điều tôi mong ước từ lâu. Nếu chỉ mua một hệ thống thương mại, sinh viên sẽ chỉ biết bấm nút, còn bây giờ, họ thực sự được làm khoa học, và được quyền sai sót…

Nếu có sự cố, chúng tôi có thể sửa trong thời gian tương đối ngắn (có thể là một ngày đến một tuần), vì chúng tôi nắm được thiết kế và thực sự cảm nhận và đánh giá được nó hư ở đâu.

Trong pha tiếp theo, chúng tôi đang hợp tác với các bên để cố gắng đưa công nghệ vào ứng dụng thực tế sớm nhất. Hy vọng sau 5 năm nữa, cuộc trò chuyện của chúng ta sẽ xoay quanh những gì mà công nghệ màng mỏng này đang dần đi vào thực tiễn như thế nào.

Một số lĩnh vực tôi thấy khả dĩ nhất hiện tại là màng phủ chống tia UV trong một số đối tượng có thành phần polime. Vì những vật liệu có polime dưới tác dụng của UV có thể đứt gãy. Bạn có thể tưởng tượng như rổ rá để ở dưới nắng thì bị giòn dễ vỡ.

Chúng tôi sẽ phủ lớp nano rất mỏng không làm thay đổi đặc điểm sản phẩm có thể chống lại được chuyện đấy.

Mảng thứ 2 là màng lọc nước. Màng lọc tinh như RO hiện nay chủ yếu là nhập khẩu. Chúng tôi hoàn toàn có thể sử dụng công nghệ này để chế tạo màng lọc RO, thậm chí xử lý phủ thêm lớp vật liệu kháng virus, vi khuẩn.

Hoặc như định hướng của Việt Nam là xây dựng nhà máy chíp bán dẫn thì công nghệ vật liệu nano là một phần trong đó.

Có thời gian dài làm việc và nghiên cứu tại châu Âu, theo anh việc làm chủ công nghệ cao có vai trò như thế nào đối với một quốc gia?

- Nghiên cứu phát triển chiếm một tỉ trọng rất cao trong các sản phẩm công nghệ cao ngày nay. Ví dụ như điện thoại thông minh thì các nhà nghiên cứu phát triển chiếm tới 60-70% tổng lợi nhuận trên mỗi sản phẩm.

Các quốc gia phát triển hiện nắm công nghệ lõi, đẩy các dây chuyền sản xuất qua các nước đang phát triển, vốn chỉ cung cấp nhân lực và phải chịu một số vấn đề về môi trường.

Quan trọng nhất trong phát triển khoa học công nghệ là nắm được công nghệ lõi, mà ở đây là khía cạnh công nghệ chế tạo. Trong lĩnh vực công nghệ vật liệu, làm chủ công nghệ chế tạo mới có thể mong có đột phá và phát triển ứng dụng.

Nắm công nghệ lõi sẽ giúp Việt Nam giải quyết vấn đề xuất thô nhập tinh và đảm bảo tính tự chủ tự cường, đặc biệt trong bối cảnh thế giới nhiều biến động.

Mình còn phụ thuộc công nghệ thì còn đi sau mãi, mảng nào mình có thể tự chủ được thì mới mong phát triển bứt phá và tiên phong được.

Anh có lời khuyên gì cho người trẻ về việc dấn thân cho nghiên cứu khoa học?

- Là một người làm nghiên cứu đồng thời cũng là giảng viên phụ trách mảng đào tạo của khoa, tôi rất mong muốn các lĩnh vực nghiên cứu khoa học công nghệ cao, đặc biệt là khoa học cơ bản có thêm nguồn nhân lực chất lượng cao.

Trong công cuộc hiện đại hóa đất nước, nhân lực là quan trọng nhất. Chủ trương, chính sách đã tạo tiền đề thì cuối cùng để vận hành và hiện thực hóa tiềm năng, vẫn là yếu tố con người. Thế hệ tiếp theo phải là thế hệ làm chủ khoa học công nghệ của đất nước, chứ chúng ta không thể phụ thuộc quá nhiều vào việc thuê chuyên gia nước ngoài.

Các bạn trẻ học tốt khoa học tự nhiên cứ mạnh dạn dấn thân vào con đường khoa học & công nghệ.

Chế độ đãi ngộ ở Việt Nam dành cho người làm khoa học đã tốt hơn nhiều so với trước đây. Ở một số cơ sở nghiên cứu & đào tạo trong nước, chế độ đãi ngộ và mức chi tiêu với người làm khoa học chuyên nghiệp không hề thua kém ở nước ngoài.

Đặc biệt, với cú hích từ Nghị quyết 57, Việt Nam đang bước vào giai đoạn đầu tư rất mạnh cho khoa học công nghệ. Tôi có niềm tin lớn rằng sẽ có một thế hệ đột phá về khoa học sắp tới.

Xin cảm ơn anh về cuộc trò chuyện!

Nội dung: Minh Nhật

Ảnh: Thanh Bình