Phần thưởng cho sự bền bỉ
Công trình giúp TS. Nguyễn Thị Kim Thanh (Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) nhận giải thưởng Tạ Quang Bửu 2024 đã được hình thành từ quá trình hợp tác với giáo sư Mikhail Kiselev ở Trung tâm vật lý lý thuyết quốc tế Abdus Salam (ICTP).
Với những người làm vật lý Việt Nam, thành phố Trieste, Friuli-Venezia Giulia, Italy, quá đỗi thân quen. Trung tâm Vật lý lý thuyết quốc tế mang tên Abdus Salam, nhà khoa học Pakistan giành giải Nobel năm 1964, được đặt ở đây. Kể từ gần sáu thập niên trước, khi ICTP được thành lập, nhiều thế hệ các nhà vật lý ở các quốc gia đang phát triển, trong đó có Việt Nam, đã được may mắn tới nghiên cứu và làm việc ở nơi này. Trên trang web của mình, ICTP tự hào giới thiệu là nơi giúp các nhà khoa học khám phá những câu hỏi khoa học cơ bản vô cùng sâu sắc, có sức ảnh hưởng lớn, thúc đẩy các hoạt động gắn kết với các nhà khoa học đến từ các quốc gia đang phát triển và khuyến khích các hoạt động hợp tác quốc tế thông qua khoa học.
TS. Nguyễn Thị Kim Thanh là một trong các nhà vật lý Việt Nam tham gia nghiên cứu ở ICTP. Theo thống kê của Hội Vật lý Việt Nam, có khoảng 70 nhà khoa học Việt Nam là cộng tác viên của ICTP trong các giai đoạn khác nhau (trước năm 1982 chỉ có 6 nữ). Trước khi đến Trieste, Kim Thanh từng học cao học tại Trung tâm Vật lý lý thuyết (Viện Vật lý, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Trần Minh Tiến, một nhà vật lý lý thuyết chất rắn.
Được sự khuyến khích của các nhà vật lý lý thuyết của Trung tâm, Kim Thanh đã nộp hồ sơ xin học bổng tiến sĩ ở Pháp. Vào năm 2007, cô đã nhận được một học bổng postdoc ở ICTP và bắt đầu thường xuyên tới đây nghiên cứu cùng giáo sư người Nga Mikhaiil Kiselev về chủ đề vật lý Kondo. Phải nói rằng, Kim Thanh khá may mắn khi được làm việc với một nhà vật lý xuất sắc như Kiselev, PGS. TS Nguyễn Bá Ân, một đồng nghiệp của Kim Thanh ở Trung tâm vật lý lý thuyết và từng được trao giải thưởng Tạ Quang Bửu năm 2014 về viễn chuyển lượng tử, nhận xét. Mikhaiil Kiselev từng làm cao học ở Viện Vật lý kỹ thuật Moscow và làm tiến sĩ ở Viện Kurchatov, Moscow cũng về lý thuyết chất rắn. Trước khi chính thức nghiên cứu ở ICTP, ông từng là giảng viên vật lý chất rắn của ĐH Würzburg và ĐH Ludwig-Maximilians, Đức.
Tại ICTP, cả hai thầy trò đều mong muốn tìm hiểu về vật lý Kondo, hiệu ứng mang tên nhà vật lý Nhật Bản xuất sắc Jun Kondo, người từng được coi là một trong những ứng cử viên sáng giá cho giải Nobel vật lý nhiều năm trước. Trong thời gian có mặt tại Trieste, Kim Thanh và giáo sư Kiselev tập trung vào nghiên cứu tán xạ của độ dẫn các electron trong kim loại do những pha tạp từ. Mạch nghiên cứu này có phần ngắt quãng khi vào năm 2010, cô giành được học bổng postdoct thứ hai tại trường đại học Cincinnati, Mỹ, rồi quay lại Việt Nam. Sự kết nối với ICTP tiếp tục được thắt chặt hơn khi kể từ năm 2016, cô trở thành cộng tác viên thường xuyên của Trung tâm. Và phải nói rằng, với sự hỗ trợ của ICTP, cô bắt đầu được tham gia vào nhiều hội thảo được tổ chức trên khắp thế giới, trong đó có Việt Nam, Ấn Độ, Hàn Quốc… “Tôi đã có may mắn được cộng tác với ICTP trong một quãng thời gian dài, thông qua rất nhiều chuyến làm việc hiệu quả ở đây”, Kim Thanh trả lời trên trang web của ICTP. “ICTP là một viện nghiên cứu vô cùng xuất sắc với rất nhiều giáo sư giỏi, và tổ chức rất nhiều hoạt động khoa học ở từng năm. Ở đây, tôi có thể tra cứu rất nhiều tài liệu trong thư viện lớn và truy cập được rất nhiều tạp chí khác nhau”.
Ở ICTP, chủ đề vật lý Kondo của Kim Thanh và giáo sư Kiselev đã có những kết quả ban đầu, với bài báo “Thermoelectric Transport through a Quantum Dot: Effects of Asymmetry in Kondo Channels” (Truyền dẫn nhiệt điện qua một chấm lượng tử: Các hiệu ứng phi đối xứng của các kênh Kondo), được xuất bản trên tạp chí Physical Review B, một trong những tạp chí hàng top, bao phủ rất nhiều chủ đề khác nhau của của vật lý chất rắn như bán dẫn, siêu dẫn, từ, cấu trúc, các chuyển pha, sắt điện, chất rắn lượng tử, siêu chảy, cấu trúc điện tử… Đây là một khởi đầu tốt đẹp với hai thầy trò, báo hiệu một tương lai nhiều công bố chung trên tạp chí này – quả thật, cho đến nay, trong số 11 bài báo của họ thì có tới 7 bài trên tạp chí Physical Review B.
Các đặc tính của vận chuyển nhiệt điện trong mạch Kondo rất thú vị. Nó là một chủ đề được rất nhiều nhà vật lý trên khắp thế giới quan tâm, đặc biệt trong vòng 20 năm trở lại đây. Việc giải quyết những bài toán liên quan đến đặc tính này trong các kim loại khác nhau hứa hẹn mở ra những con đường mới, không chỉ về mặt lý thuyết mà còn cả gợi ý về những ứng dụng về công nghệ, chẳng hạn như khả năng làm mát hay tạo ra năng lượng ở quy mô nano cho các con chip, linh kiện điện tử… Ở Việt Nam, trong số ít nhà nghiên cứu làm việc về hiệu ứng Kondo, có hai nhà vật lý nữ là Kim Thanh và Nghiêm Thị Minh Hòa (ĐH Phenikaa). Năm 2019, Nghiêm Thị Minh Hòa từng là ứng viên giải thưởng trẻ Tạ Quang Bửu với công trình “Time evolution of the Kondo resonance in response to a quench” (Sự tiến triển theo thời gian của cộng hưởng Kondo trong phản hồi một hành động dập tắt) trên Physics Review Letter. Trong một trao đổi với Tia Sáng vào năm 2019, PGS. TS Trần Minh Tiến nhận xét “Đây là một mảnh đất màu mỡ cho các nhà vật lý khai phá, dù nó rất khó. Ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất truyền dẫn trong các chấm lượng tử bán dẫn hay phân tử, có khả năng ứng dụng cao trong công nghệ vật liệu nano nên hiệu ứng Kondo không cân bằng rất được quan tâm nghiên cứu. Về mặt lý thuyết, hiệu ứng Kondo còn là trung tâm của các lý thuyết khác nghiên cứu vật liệu tương quan điện tử như trong lý thuyết trường trung bình động nghiên cứu bản chất các chất điện môi Mott, cho nên hiệu ứng Kondo không cân bằng càng được quan tâm nghiên cứu”.
Từ những chuyến làm việc ở ICTP, đặc biệt trong thời gian diễn ra đại dịch COVID-19, Kim Thanh đã cùng với giáo sư Kiselev phác thảo công trình “Thermoelectric Transport in a Three-Channel Charge Kondo Circuit” (Truyền dẫn nhiệt điện trong mạch Kondo điện tích ba kênh), công trình mà sau đó, cả hai thầy trò quyết định gửi đăng trên tạp chí Physical Review Letters, một trong những tạp chí hàng đầu của vật lý lý thuyết.
Đó là thời điểm đánh dấu 10 năm Kim Thanh và giáo sư Kiselev tập trung vào chủ đề vật lý Kondo. Trong công trình này, họ tìm hiểu về mặt lý thuyết hiệu ứng vận chuyển nhiệt điện, hoàn thiện mô hình Kondo thông qua một mô phỏng lượng tử. Hiệu ứng Kondo là một trong những hiệu ứng quan trọng nhất của các hệ điện tử tương quan mạnh, một bộ các thành phần chứng tỏ các đặc tính điện tử và từ bất thường, có thể đem lại những ứng dụng công nghệ vô cùng hữu dụng.
Gần đây, một số thực nghiệm đột phá, đặc biệt là những thực nghiệm ở Trung tâm khoa học Nano và công nghệ nano Pháp, đã chứng tỏ một cách thuyết phục tầm quan trọng của vật lý đa kênh Kondo với vận chuyển điện tích lượng tử thông qua các thiết bị nano. Sự phát triển nhanh của các công nghệ nano đã đặt ra nhiều thách thức lớn cho việc nghiên cứu về hiệu ứng Kondo trong các linh kiện lượng tử, cho ứng dụng của công nghệ lượng tử và việc hoàn thiện phần cứng của các máy tính lượng tử.
“Chúng tôi chờ kết quả từ các nhà bình duyệt cho bản thảo của chúng tôi kể từ khi bắt đầu gửi từ cuối năm 2019”, cô nhớ lại. “Một bài báo được xuất bản trên Physical Review Letters, một trong những tạp chí hàng đầu của vật lý, là giấc mơ của rất nhiều nhà vật lý”.
Làm việc và chờ đợi trong thời kỳ COVID bùng phát là một khó khăn với Kim Thanh. “Tôi đã cố gắng làm việc nhiều nhất và hiệu quả nhất có thể nhưng thực ra, tôi không thể làm được điều mình muốn trong quãng thời gian này”, cô nói. “Những điều khiến tôi cảm thấy hài lòng nhất là chúng tôi đã phản hồi rất tốt với các câu hỏi mà các nhà phản biện ẩn danh đưa ra, và chỉnh sửa bản thảo theo những đề xuất của họ. Cuối cùng thì bài báo của chúng tôi đã được chấp nhận xuất bản trên tạp chí mà tôi mơ ước, Physical Review Letters”.
“Chúng tôi đã giải quyết về mặt lý thuyết một câu hỏi cơ bản về sự ảnh hưởng của phương thức zero đã được phân đoạn trước lên độ nhiệt điện lượng tử của các linh kiện/thiết bị nano”, Kim Thanh viết trong bài báo.
Công trình này đã được đề cử xét tặng giải thưởng Tạ Quang Bửu 2024. Sau nhiều vòng phản biện trong nước và quốc tế, Hội đồng giải thưởng đã quyết định chọn công trình này với nhận xét “công trình đã thể hiện ba kết quả đột phá về hướng nghiên cứu, có ý nghĩa quan trọng cho phát triển công nghệ máy tính lượng tử”. PGS. TS Nguyễn Bá Ân đánh giá về người đồng nghiệp trẻ tuổi “Kim Thanh vừa là tác giả đầu và cũng là tác giả liên hệ của bài báo này nên đóng góp của Thanh là chính. Trong những năm gần đây, Kim Thanh đã có khoảng 10 bài gần như liên tiếp đăng trên Phys. Rev. B. Đó là thành tích đáng ghi nhận so với mặt bằng hiện nay ở Việt Nam”.
Giải thưởng Tạ Quang Bửu đã được trao cho TS. Nguyễn Kim Thanh một cách xứng đáng, cộng đồng vật lý đánh giá. Xứng đáng không chỉ vì đã bền bỉ theo đuổi một chủ đề khó trong vòng hơn một thập niên và xây dựng nên “một kiệt tác tao nhã về vật lý hiện đại” như cách nói của giáo sư Kiselev, Kim Thanh còn xứng đáng vì nỗ lực chỉ công bố trên các tạp chí hàng đầu. Giờ đây, Kim Thanh là nhà vật lý nữ đầu tiên giành được giải thưởng danh giá về khoa học cơ bản này của Việt Nam.
Bầu khí quyển hợp tác ở ICTP chính là một trong những yếu tố quan trọng góp phần làm nên giải thưởng mà Kim Thanh nhận được. “Tôi có nhiều kỷ niệm về quãng thời gian làm postdoc tại đây. Một số đồng nghiệp đã trở thành bạn bè thân thiết của tôi và giờ thì chúng tôi vẫn giữ mối liên hệ với nhau”, cô nói.
Với khoa học Việt Nam, giờ đây ICTP lại càng trở thành một địa chỉ có ý nghĩa và một nơi ươm mầm cho những thành tích khoa học đỉnh cao. Việc tham gia trao đổi, hợp tác nghiên cứu ở một môi trường khoa học mở, và đặc biệt là dành cho các nhà khoa học ở các quốc gia đang phát triển, là một cơ hội cho các nhà khoa học Việt Nam phát triển sự nghiệp. Trong lịch sử ICTP đã có các nhà khoa học Việt Nam được ghi nhận bằng các giải thưởng của Trung tâm: năm 1991, TSKH Lê Hồng Vân đã nhận được Giải thưởng Majorana của Viện Vật lý lý thuyết ICTP; năm 2018, nhà vật lý Đàm Thanh Sơn được trao giải Dirac cùng Subir Sachdev (Ấn Độ) và Xiao-Gang Wen (Trung Quốc) do những đóng góp vào việc hiểu những pha mới trong các hệ nhiều vật tương tác mạnh, giới thiệu các kỹ thuật xuyên ngành căn bản”; năm 2019, nhà toán học Phạm Hoàng Hiệp (Viện Toán học, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) được trao giải Ramanujan.
Rất có thể, một sự ghi nhận đáng giá như giải thưởng Tạ Quang Bửu sẽ là một sự khuyến khích và thúc đẩy TS. Nguyễn Kim Thanh có những đột phá trên con đường khám phá trong tương lai.
*Bài đăng trên báo Khoa học và phát triển số 20 năm 2024
