TS. Phan Đức Anh: Trên đường đi tìm cái mới
Điều gì thôi thúc một nhà vật lý khám phá ra những quy luật của thế giới vật chất xung quanh, nếu không phải là trí tò mò? Đó là một trong những căn nguyên thôi thúc TS. Phan Đức Anh (trường Đại học Phenikaa) trên đường đi tìm cái mới, khởi điểm của những công bố mà bất cứ nhà nghiên cứu trẻ ở giai đoạn đầu sự nghiệp nào cũng phải mơ ước.
TS. Phan Đức Anh. Nguồn: ĐH Phenikaa.
Ở trường Đại học Phenikaa, một địa điểm “mới nổi” trong hệ thống các trường đại học Việt Nam, có nhiều gương mặt trẻ làm khoa học tốt. “Trong vòng vài năm qua, chúng tôi đã tuyển dụng được khá nhiều các nhà nghiên cứu trẻ rất có tiềm năng. Đây là ‘tài sản’ quý của nhà trường, và một trong số đó là TS. Phan Đức Anh”, GS. TS Phạm Thành Huy, hiệu trưởng nhà trường, trao đổi với Tia Sáng. Việc đánh giá một nhà khoa học mới ở giai đoạn đầu sự nghiệp như vậy có vội vã không? “Ồ, với chúng tôi thì Phan Đức Anh là một nhà nghiên cứu đặc biệt, xuất sắc và nghiêm túc. Chúng tôi thấy bạn ấy có một nền tảng kiến thức vững vàng, có khả năng xây dựng hợp tác quốc tế tốt và trong những ngày COVID hay không thì cường độ làm việc của bạn ấy cũng ngày đêm như thế, hết sức miệt mài. Nhờ vậy, không chỉ bạn ấy có được công bố trên những tạp chí chất lượng như Physic Review Letters, Proceedings of the National Academy of Sciences mà các nghiên cứu bạn ấy theo đuổi còn có thể trở thành những hướng nghiên cứu mới trong tương lai”, anh nói.
Một sự khởi đầu không thể hoàn hảo hơn cho con đường làm vật lý chăng?
Đẩy mình khỏi vùng an toàn
Thoạt nhìn bên ngoài, ai cũng nghĩ đến từ “hoàn hảo” khi đề cập đến TS. Phan Đức Anh: học chuyên Lý ĐH Khoa học Tự nhiên, làm nghiên cứu sinh ở Mỹ, postdoc fellow ở Nhật Bản và trong ba năm gia nhập đội ngũ Phenikaa, đã công bố gần 30 bài báo. “Phan Đức Anh là một nhà nghiên cứu trẻ xuất sắc, khi mới làm tiến sĩ đã có 10 công bố, trong đó có một số bài tốt”, PGS. TS Phùng Văn Đồng, một đồng nghiệp cùng tham gia giảng dạy chương trình đào tạo Vật lý tài năng ở trường ĐH Phenikaa, cho biết.
Tuy nhiên, bản thân TS. Phan Đức Anh lại cảm thấy mình không có gì đặc biệt hay hoàn hảo. “Mọi người thấy tôi thành công bước đầu nhưng thực ra tôi thất bại trong nghiên cứu nhiều lắm. Khi gửi bài đi, tôi không ngại chuyện bị các tạp chí từ chối đăng bài, có thể 50% là thất bại”. Để có được sự bình thản trước những thành bại như vậy, chắc hẳn anh phải rèn mình bằng một sự nghiêm khắc nhất định? Với thái độ thực sự chân thành, không khiêm tốn một cách giả hiệu, anh nói, “Từ hồi học chuyên Lý trường ĐH Khoa học Tự nhiên, khi nhận ra xung quanh mình luôn có rất nhiều bạn có tố chất bẩm sinh là giỏi Lý, tôi biết mình không có được ‘chất ấy’. Những bạn đã có sẵn tố chất rồi thì không cần dành quá nhiều thời gian vẫn giỏi, còn mình không giỏi bằng họ thì mình phải cố gắng nhiều hơn để đạt được kết quả như họ”.
Có lẽ, chuyện quen với lối nghĩ mình luôn phải cố gắng nhiều hơn và sự tò mò sẵn có của một người luôn muốn học hỏi đã đưa TS. Phan Đức Anh đến với những cái mới, bất chấp việc phải tự đẩy mình ra khỏi vùng an toàn. Chắc hẳn, nếu đứng mãi trong vùng an toàn của một nhà lý thuyết thì rất có thể, anh vẫn có những bài báo mới nhưng sẽ khó có thể tự giải đáp được những câu hỏi luôn dấy lên trong đầu mình “mô hình của mình có ổn không, nó có những giới hạn gì?”, “các nhà thực nghiệm đánh giá mô hình của mình như thế nào?”… Ở thời điểm này, có thể chưa mường tượng được rõ ràng những chân trời mới mà việc bứt khỏi ranh giới an toàn có thể đem lại nhưng anh cảm nhận được một điều, bản thân mình đã vỡ vạc được rất nhiều điều. Đó là cái “lãi” của kẻ cả gan, nếu coi là như vậy.
Với một nhà lý thuyết, việc bước ra khỏi vùng an toàn là hợp tác với những nhà thực nghiệm thuộc các lĩnh vực khác nhau. “Tôi có xu hướng sống cộng sinh hơn là đứng độc lập một góc bởi cứ đi theo điều đó thì không thể tiến bộ được, giống như câu nói “muốn đi nhanh thì đi một mình, muốn đi xa thì đi cùng nhau””, TS. Phan Đức Anh nói. Anh thường tập trung phát triển những mô hình lý thuyết có tính ứng dụng cao về tính chất của các loại vật liệu vô định hình như polymer, thủy tinh kim loại… – những vật liệu có cấu trúc phân tử và nguyên tử ở dạng phi tinh thể và không được sắp xếp một cách chặt chẽ. “Có thể lý thuyết của mình chỉ đúng ở phạm vi này thôi, thực tế thì không phải màu hồng như thế, nó sẽ khác đi. Trong khi đó, các nhóm thực nghiệm thường có những bài toán gặp phải trong thực tế và từ góc lý thuyết, mình phải chỉ ra ngay cách xử lý bài toán đó”, anh giải thích về giá trị mà việc cộng tác với những nhóm thực nghiệm đem lại.
Sự chủ động hợp tác với các nhóm thực nghiệm còn xuất phát từ cái mà anh gọi là “tinh thần Illinois”, nơi anh theo học giáo sư Kenneth S. Schweizer, người chuyên về lý thuyết polymer đã nhiều năm. Ở trường Đại học Illinois, nhóm nghiên cứu của giáo sư Schweizer thường kết hợp chặt chẽ với nhiều nhóm thực nghiệm trong và ngoài trường theo cách “một nhóm lý thuyết phải ủng hộ cho nhiều nhóm thực nghiệm bởi vì bao giờ thực nghiệm họ cũng đo đạc được rất nhiều số liệu nhưng lại khó khăn trong giải thích nó”. Khi về Việt Nam làm việc, tinh thần Illinois ấy vẫn được TS. Phan Đức Anh áp dụng một cách triệt để. Có thể dễ dàng nhận thấy điều này trong những công bố gần đây của anh, khi liên tục xuất bản cùng các đồng nghiệp ở Viện Vật lý, Viện Khoa học vật liệu (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) và quốc tế.
TS. Phan Đức Anh và các thành viên nhóm nghiên cứu của mình. Nguồn: ĐH Phenikaa.
Tuy nhiên, với một nhà nghiên cứu trẻ thì việc bước ra ngoài vùng an toàn còn mang ý nghĩa khác, đó là việc chủ động nắm bắt những xu hướng rất mới của khoa học mà có thể trước đây chưa từng nghĩ đến, ví dụ như ứng dụng Trí tuệ nhân tạo (AI). Đây là cách mà hiện cộng đồng khoa học quốc tế đang áp dụng để có được cái nhìn khác vào dữ liệu thu được qua đo đạc thực nghiệm, không chỉ khiến kết luận của mình bớt tính chủ quan hơn mà còn có thể bộc lộ những kết quả mới không ngờ tới. “Ví dụ có tính chất này hay tính chất kia của một vật liệu nào đó mà mình không biết là có thể liên quan đến nhau, giờ AI gợi ý là có thể có sự liên kết bền chặt giữa chúng và mình có thể dùng mô hình để chứng minh”, TS. Phan Đức Anh giải thích. Sự hấp dẫn của một cách tiếp cận mới trong nghiên cứu là lý do để khi còn làm postdoc ở Nhật Bản, anh đã dành khá nhiều thời gian tìm hiểu về AI và sẵn sàng cho một hướng phát triển mới khi về Phenikaa. Tuy tất cả mới bắt đầu với một vài kết quả nhỏ nhưng các đồng nghiệp đã cảm nhận được phần nào nỗ lực của anh. “Thông thường, mọi người sẽ mất rất nhiều thời gian để nghiên cứu cái mới nhưng tôi thấy, bạn ấy tập trung và phát triển với tốc độ rất nhanh nên rất có thể giải quyết được vấn đề hiệu quả như với các nhiệm vụ trước”, GS.TS Phạm Thành Huy nhận xét.
Khám phá thế giới vô định hình
Với một người từng trải qua nhiều môi trường làm việc khác nhau, từ chỗ được khuyến khích phát huy năng lực cá nhân để tự tin và chủ động xử lý công việc như ở Mỹ đến việc tự điều chỉnh lại mình, học cách trình bày ý tưởng một cách từ tốn hơn khi ở Nhật Bản, ắt hẳn sẽ không phải mất thời gian “tái hòa nhập cộng đồng” khi về nước để làm việc tại Phenikaa. TS. Phan Đức Anh cho rằng, cái hay của việc làm việc ở Phenikaa là “được sống trong môi trường toàn các anh em trẻ trẻ, nếu có lệch tuổi thì cũng chỉ hơn nhau 3, 4 tuổi gì đó. Ở đây, giữa ‘sếp’ và anh em giảng viên cũng không có khoảng cách xa xôi lắm”. Như cá gặp nước, anh được những người đi trước ở Phenikaa lắng nghe ý tưởng và khuyến khích viết đề xuất xây dựng nhóm riêng mà không cần căn cứ vào độ tuổi, thâm niên công tác như ở nhiều nơi khác.
Việc chân ướt chân ráo về trường đã có điều kiện lập nhóm nghiên cứu ngay, “miễn là tìm được đủ người đạt tiêu chí nhà trường đề ra”, đã tạo cơ hội cho TS. Phan Đức Anh cơ hội làm việc một cách liên tục với những hướng mới về vật liệu vô định hình, vật liệu mềm. Tất cả đều được dựa trên một nền tảng chung là các mô hình tính toán về quá trình phát triển và lão hóa với những đặc điểm riêng của từng loại vật liệu. Dưới con mắt của nhà nghiên cứu ưa quan sát, trong đời sống có vô số những dạng vật liệu thuộc về nhóm này, ví dụ từ các protein, DNA, mRNA… trong những cơ thể sống đến các loại nhựa, thủy tinh, nhựa đường hay thậm chí có thể là thuốc. Khi chúng ta hiểu thêm về những tính chất đặc biệt của nó cũng như quá trình lão hóa thì những vật dụng hay loại thuốc mà ta uống sẽ hiệu quả hơn, có thể kéo dài quãng thời gian sử dụng. Đây là lý do mà vào năm 2020, TS. Phan Đức Anh thực hiện đề tài về thuốc vô định hình do Quỹ NAFOSTED tài trợ: “Trong quá trình sản xuất thuốc, rất nhiều thứ khiến mình phải suy nghĩ như có thể sản xuất thuốc theo dạng tinh thể hay vô định hình. Dạng tinh thể mọi thứ xếp chặt, có thứ tự quá nên nó khó tan, khó khuếch tán trong cơ thể con người, còn thuốc ở dạng vô định hình thì tan nhanh nhưng lại khó bảo quản”. Việc nghiên cứu mở ra cho anh nhiều câu hỏi lý thú và đầy thách thức, “sẽ chế tạo ra viên thuốc này theo hình dạng nào? quá trình điều khiển nhiệt độ ra sao để không ảnh hưởng đến chất lượng thuốc?”. Ẩn chứa trong viên thuốc đặc biệt này, vì thế, có nhiều yếu tố tinh tế tác động mà anh cần phải giải thích bằng mô hình của mình, dựa trên dữ liệu do một nhóm thực nghiệm tại Ba Lan mà anh hợp tác thực hiện.
Với nỗ lực của một người làm việc nghiêm túc, trên con đường giải quyết những bài toán như vậy, TS. Phan Đức Anh đã có những kết quả ban đầu đáng mừng sau hai năm về Phenikaa, đó là lần lượt có bài đăng trên tạp chí Physic Review Letters và PNAS. Cũng nằm trong dòng chảy của vật liệu vô định hình, kim loại thủy tinh có cấu trúc phi tinh thể, bất trật tự và giống thủy tinh nhưng lại có thể dẫn điện tốt. Nhưng động lực học của nó sẽ thay đổi như thế nào dưới áp suất và nhiệt độ? Đi tìm câu trả lời, anh và đồng nghiệp phát hiện ra “nếu đặt kim loại thủy tinh dưới một áp suất đủ lớn, vật liệu đó có thể chuyển đổi được từ trạng thái biến dạng mới trở lại đúng trạng thái ban đầu”.
Các công trình này đều được TS. Phan Đức Anh thực hiện ở Việt Nam, dựa trên những điều mà anh mày mò tìm hiểu từ ba năm qua. Với các nhà nghiên cứu trẻ, bao giờ điểm xuất phát cũng là tìm những mô hình có sẵn và thử ứng dụng nó vào giải quyết vấn đề của mình. Chỉ khi nào lao động một cách thật sự và nghĩ đủ sâu, họ mới có thể thiết lập được những mô hình của riêng mình, làm ra những thứ mang tính chất cá nhân. “Từ năm 2019, tôi phát triển lý thuyết cho nghiên cứu động lực học phân tử cho polymer khi được chế tạo ở dạng màng mỏng với sự đầy đủ hơn về mặt lý thuyết nên có thể giải thích được nhiều hiện tượng hơn”, anh nói. Qua trao đổi với giáo sư Kenneth S. Schweizer và một số đồng nghiệp khác, anh tập trung vào giải thích vai trò của những tham số biến thiên có thể ảnh hưởng đến tính chất của các hệ màng mỏng, vốn là bài toán tồn tại 30 năm qua mà chưa có ai giải thích được một cách toàn vẹn và thống nhất bởi, phần lớn các nghiên cứu lý thuyết vẫn chỉ mang tính hiện tượng luận hay giải thích định tính. “Giống như tính chất động lực học phân tử của các vật liệu mềm hay vật liệu vô định hình, động lực học phân tử trong màng mỏng phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, quá trình chế tạo… Việc đưa ra lý thuyết chung tổng quát để giải thích và dự đoán được các tính chất của vật liệu lại là cả một vấn đề phức tạp”, anh nói.
Để giải quyết vấn đề, TS. Phan Đức Anh đã phát triển lý thuyết ECNLE, một mô hình tối giản cho phép so sánh trực tiếp, định lượng với các số liệu thực nghiệm và mô phỏng, và đưa ra đánh giá chính xác về yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình thay đổi tính chất, nhằm tìm hiểu động học phân tử từ vùng thời gian ngắn (1 pico giây, tương đương 10-12 giây) đến dài (1000 giây), và có thể kết nối được tất cả các tính toán mô phỏng và thực nghiệm, qua đó thống nhất toàn vẹn được một bức tranh vật lý khi quan sát tại các khung thời gian khác nhau. “Lý thuyết màng mỏng hoàn toàn áp dụng được cho thuốc vô định hình vì nó và polymers đều là vật liệu có cấu trúc hỗn loạn vô định và động học phân tử đều quyết định tính chất của vật liệu. Thậm chí, lý thuyết ECNLE có thể áp dụng cho cả lĩnh vực khoa học thực phẩm khi giải thích quá trình phân hủy của thực phẩm. Điều khác nhau ở đây là mình nghiên cứu tính chất nào, và tính chất nào cần được tăng cường để phù hợp với các ứng dụng đề ra”, anh nói.
Đó là lý do giải thích vì sao, anh quyết định chọn “Nature of dynamic gradients, glass formation, and collective effects in ultrathin freestanding films” (Bản chất của các gradient động lực học, sự hình thành thủy tinh, và những hiệu ứng thu thập trong các màng tự do siêu mỏng) xuất bản trên PNAS để dự giải thưởng Tạ Quang Bửu trẻ 2022, giải thưởng dành cho các nhà khoa học độ tuổi dưới 35.
***
Có lẽ, cũng phải nói thêm rằng, trước khi có bài đăng trên các tạp chí chất lượng, vào năm 2020, TS. Phan Đức Anh đã được trao giải thưởng dành cho nhà nghiên cứu trẻ của Hội Vật lý lý thuyết Việt Nam – một giải thưởng thường niên dành cho các nhà nghiên cứu trẻ có thành tích xuất sắc trong lĩnh vực vật lý lý thuyết và các lĩnh vực khác có liên quan. Sự “chọn mặt gửi vàng” của Hội Vật lý lý thuyết Việt Nam đã được chứng thực qua nhiều mùa giải thưởng Tạ Quang Bửu, ví dụ hai đồng nghiệp ở Phenikaa của anh là PGS. TS Phùng Văn Đồng (2010), TS. Đỗ Quốc Tuấn (2017) từng nhận được giải của hội trước khi được trao giải Tạ Quang Bửu trẻ, lần lượt vào năm 2016 và 2018. Vậy giải của Hội Vật lý lý thuyết Việt Nam là “cửa ngỏ” tới giải Tạ Quang Bửu trẻ chăng? “Với người làm khoa học, việc làm ra một công trình có ý nghĩa đã là quá hạnh phúc rồi. Còn giải thưởng, nếu có, là sự tưởng thưởng để người làm khoa học có thể vui mừng bước tiếp”, anh nói. Do đó, việc gửi một công trình mà mình ưng ý tới một giải thưởng có uy tín là một chu trình tràn đầy niềm vui, không phải là niềm vui của người “chắc thắng”, mà là một mốc quan trọng đánh dấu sự trưởng thành của chính bản thân mình.
Với một công trình có ý nghĩa được xuất bản trên một tạp chí hạng top, có lẽ, cũng vừa vặn với cả một giải thưởng lớn hơn – giải Tạ Quang Bửu. Nhiều người đã khuyên TS. Phan Đức Anh nên bỏ qua giải trẻ và đề xuất công trình lên hạng mục chính, tại sao lại không nhỉ? “Nghe cũng có vẻ có lý nhưng chẳng nhẽ trong vòng 5, 6 năm tới mà mình lại không làm được cái gì lớn lớn ư? Thực sự cái đích ấy là nguồn kích thích và động viên cho tôi nỗ lực phát triển cái mới. Mình phải có cái đích lớn như thế ở phía trước để cố gắng, không thể bám víu vào thành công nho nhỏ trong quá khứ được”, anh nói, không phải không hào hứng với một điểm đến quan trọng trong tương lai gần mà mình muốn đạt.
Dường như, việc sống trong một môi trường toàn “anh lớn” trong ngành khoa học vật liệu như Phenikaa với GS. TS Phạm Thành Huy (quang lượng tử), GS. TS Nguyễn Văn Hiếu (cảm biến khí)…, buộc những người mới phải nỗ lực nhiều hơn. Ồ, làm việc ở Phenikaa thì đôi khi “sức ép” lại đến từ chính những người trong nhóm của mình. Đương nhiên làm việc với những người chăm chỉ và nhiệt huyết thì mình cũng không thể lười được, nhất là khi các bạn thường xuyên trao đổi công việc, ý tưởng đến nửa đêm, một hai giờ sáng. Nhưng trong nghiên cứu, đây là sức ép tốt, TS. Phan Đức Anh nói.
Với sức ép này, người ta có thể mạo hiểm đến với những vùng đất mới. □
