Nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Cần.

Nghiên cứu về các vật liệu được sử dụng trong lĩnh vực sản xuất năng lượng sạch của anh Nguyễn Văn Cần - nghiên cứu sinh (NCS) tại Đài Loan (Trung Quốc) - và các cộng sự đã được tạp chí thuộc Hiệp Hội Hóa Học Hoàng Gia (Journal of the materials chemistry A) đăng tải vào tháng 3/2019. Đây là một tạp chí uy tín với chỉ số ảnh hưởng khá cao (IF 11.301, Q1, thuộc top 8/112 trong lĩnh vực năng lượng và nhiên liệu theo Web of Science năm 2019).

Anh Nguyễn Văn Cần chia sẻ rằng lĩnh vực nghiên cứu sản xuất năng lượng sạch, có khả năng tái tạo, thân thiện với môi trường có sự thu hút khá lớn đến các nhóm nghiên cứu và là chủ đề “hot”.

Điểm hạn chế hiện tại là các nhóm nghiên cứu đang sử dụng các loại vật liệu oxit kim loại (titanium oxit…) để tách nước, giải phóng năng lượng khí H2 và O2. Những vật liệu này chủ yếu hấp thụ mạnh ánh sáng cực tím – UV, có giới hạn trong sự hấp thụ ánh sáng mặt trời. Ngoài ra, để giúp cho phản ứng đạt hiệu suất cao, hạn chế các phản ứng ngược trở lại của các sản phẩm trên bề mặt xúc tác, họ đều phải sử dụng thêm các hóa chất phụ trợ không tốt cho môi trường. Điều này có thể sẽ gây ra ảnh hưởng đến môi trường như lượng nước thải ra ngoài sau khi kết thúc phản ứng.

Những hình ảnh của quá trình phản ứng xúc tác quang tái tạo các vật liệu sinh khối và giải phóng năng lượng khí H2 (bọt khí) dưới sự chiếu sáng của ánh sáng mặt trời (mô phỏng).

Nhóm nghiên cứu của Cần đã suy nghĩ và thảo luận để phát triển những chấm lượng tử từ vật liệu bán dẫn, có nguồn gốc graphene hoặc carbon. Đây là vật liệu khá thân thiện với môi trường, có tính xúc quang rất mạnh, có độ nhạy cao với ánh sáng khả kiến. Việc ứng dụng vật liệu này vào sự tái tạo lại các vật liệu sinh khối có nguồn gốc từ thực vật (biomass) gắn với phản ứng tách nước giải phóng năng lượng khí H2 là phải được khám phá.

Nhóm đã sử dụng những sản phẩm sinh học có nguồn gốc từ thực vật như glucose hoặc đường ăn. Đây cũng là các chất phản ứng sẽ được xúc tác tái tạo thành những sản phẩm dẫn xuất nhỏ hơn. Đặc biệt nhất là nhóm sử dụng từ vật liệu bán dẫn, graphene hoặc carbon, phi kim loại nên hầu hết phản ứng khá thân thiện cho môi trường.

Nghiên cứu của NCS Nguyễn Văn Cần và cộng sự.

Với nghiên cứu này, nhóm đã được tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoàng gia đồng ý cho sửa chữa bản thảo.

“Từ khi gửi bản thảo đến khi được chấp nhận, chúng tôi mất gần 3 tháng. Tết năm đó, tôi đã hủy kế hoạch về Việt Nam để ở lại hoàn thành việc sửa bản thảo. Ngày 30 và mùng 1 Tết, tôi phải ngồi thực hiện các thí nghiệm và sự phân tích mẫu được yêu cầu từ những người phản biện”.

“Tôi nhận thấy điểm thú vị nhất ở công trình nghiên cứu là các phản ứng xúc tác quang khá đơn giản, vì chỉ từ các vật liệu chấm lượng tử graphene, đường ăn, nước và năng lượng ánh sáng mặt trời… nhưng lại thu về các kết quả sản xuất khí H2 rất tốt, hiệu suất lượng tử cao”.

Theo Cần, kết quả đạt được sẽ góp phần thúc đẩy cho các nghiên cứu hiện tại về hướng xúc tác quang tái tạo các vật liệu sinh khối thân thiện với môi trường (biomass) thành các sản phẩm có giá trị gắn liền với sản xuất năng lượng sạch. Điều này có thể góp phần thêm ý tưởng thúc đẩy việc sản xuất năng lượng sạch thay cho năng lượng hóa thạch trong tương lai của con người.

Nghiên cứu góp phần thúc đẩy việc sản xuất năng lượng sạch thay cho năng lượng hóa thạch trong tương lai.

Nếu như công trình thứ nhất chủ yếu tập trung phân tích đặc điểm cấu trúc vật liệu xúc tác, và giới thiệu ứng dụng thì công trình thứ hai của Cần và cộng sự đã phát triển hướng đi sâu hơn để tìm ra cơ chế phức tạp của phản ứng.

“Hiện nay, trong nghiên cứu thứ hai, chúng tôi mạnh dạn chọn những vật liệu sinh khối mới phức tạp hơn thay vì những vật liệu đơn giản trước đây và tập trung vào tìm ra được cơ chế của phản ứng đã xảy ra giữa biomass với các chấm lượng tử graphene xúc tác quang.

Đây là công việc khá khó và hiện chỉ vài nhóm nghiên cứu mạnh trên thế giới đang tập trung nghiên cứu. Chúng đòi hỏi các thiết bị công nghệ cao, những kỹ thuật phức tạp để thực hiện phân tích cũng như đánh giá. Ngoài ra, các nguồn kinh phí đầu tư phải khá lớn từ các dự án để tiến hành” – Cần cho biết.

Ra đi để trở về

NCS Nguyễn Văn Cần (sinh năm 1989) hiện thuộc “quân số” Khoa Cơ khí công nghệ, Trường ĐH Nông Lâm – ĐH Huế. 

Bước ngoặt đến với giảng viên trẻ này là khi một nhóm giáo sư của ĐH Thành Công (Đài Loan) đến làm việc ở Trường ĐH Nông lâm.

“Và từ đó, tôi nung nấu ý tưởng nên đi du học, tôi muốn biết ở nước ngoài họ nghiên cứu làm việc như thế nào. Năm 2016, tôi sang Đài Loan làm NCS khi trúng tuyển học bổng của Trường ĐH Thành Công. Đây là ngôi trường thuộc top 190 trên thế giới về khoa học kỹ thuật và top 3 trường đại học tốt nhất ở Đài Loan theo U.S.News bình chọn”.

NCS Nguyễn Văn Cần và cộng sự làm việc trong phòng thí nghiệm.

Anh Cần khẳng định việc đi du học là rất bổ ích và cần thiết đối với các bạn trẻ muốn tìm kiếm cơ hội để phát triển bản thân và nghiên cứu khoa học. Tuy nhiên, các bạn trẻ cần có kế hoạch dài hơn, để chuẩn bị chu đáo trước khi đi học.

“Những bạn hồ sơ không quá nổi bật, kỹ năng chưa thật giỏi thì tôi nghĩ nên vạch ra một kế hoạch để trang bị cho bản thân những thứ cần thiết. Các bạn không nên mong đi nhanh đi sớm khi chưa thật sự sẵn sàng cho việc du học, vì sẽ khá vất vả khi sang nước bạn” – anh Cần chia sẻ kinh nghiệm.

NCS Nguyễn Văn Cần và các du học sinh Việt Nam tại Đài Loan.

Riêng về bản thân, anh Cần cho biết đã học được rất nhiều điều bổ ích qua quá trình làm NCS, tham gia nghiên cứu cùng với giáo sư và các thành viên trong nhóm. 

“Tôi rất may mắn được làm việc giáo sư cao cấp Hsisheng Teng, một chuyên gia, một nhà nghiên cứu rất nổi tiếng không chỉ ở Đài Loan và trên thế giới về lĩnh vực của chúng tôi đang làm. Giáo sư tôi luôn nhắc nhở tôi đừng chỉ quan tâm vào số lượng nghiên cứu mà phải quan tâm đến chất lượng công việc.

Có một điều Giáo sư luôn dạy và tôi rất tâm đắc. Đó là những người trẻ hiện nay có thói quen sống vội, hầu như mọi việc chúng ta thường làm rất vội, cái gì cũng qua loa, dễ dàng bỏ qua những chi tiết tỉ mỉ hay những điều nhỏ bé. Điều này có thể đã ảnh hưởng đến nghiên cứu khoa học và các công việc khác, tôi cũng bị ảnh hưởng.

Chúng ta thường muốn kết thúc mọi việc một cách nhanh chóng, có thể vì lí do để tốt nghiệp hay hoàn thành nghiên cứu, nên thường khó đi đến tận cùng của mọi vấn đề, đánh giá nhiều khi thiếu sót khía cạnh nào đó.

Cái này mọi người thường nhẫm lẫn với làm phức tạp hóa vấn đề hay làm quá vấn đề. Tuy nhiên, lời khuyên của giáo sư thật sự bổ ích đối với việc công bố ở các tạp chí lớn, uy tín. Các nhà chuyên gia họ sẽ phản biện khá khắt khe và yêu cầu rất tỉ mỉ các công việc ở vòng phản biện”.

NCS này dự định sẽ hoàn thành việc công bố công trình nghiên cứu trong năm nay và có thể trở về Việt Nam tham gia với các nhóm nghiên cứu ở Trường ĐH Nông Lâm – ĐH Huế.

“Nếu may mắn, tôi có thể cùng tham gia để góp phần giúp cho ngành khoa học của Việt Nam phát triển hơn trên bản đồ nghiên cứu khoa học thế giới. Tôi thấy dù còn một số bất cập nhưng Việt Nam đã có nhiều sự quan tâm, đầu tư hơn trong nghiên cứu khoa học gắn liền với giảng dạy ở các trường đại học và các trung tâm nghiên cứu”.