Ai là người thắp lửa đam mê hóa học trong anh?

Đối với nhiều bạn trẻ tôi biết, môn hóa học phân chia họ thành 2 thái cực: hoặc rất yêu hoặc rất sợ. Đây có lẽ là vấn đề chung của việc giảng dạy hóa học trên thế giới, và để yêu được nó, cần có những người thầy truyền cảm hứng. Tôi may mắn gặp được những thầy cô như thế ngay từ bậc học phổ thông ở Trường THPT chuyên Lam Sơn (Thanh Hóa): cô Phương dạy hóa lớp 9 và thầy Mai Đình Loát chủ nhiệm lớp chuyên hóa cấp 3. Đến khi có nền tảng kiến thức nhất định, hóa học trở lại là một môn khoa học tự nhiên thông thường, không phụ thuộc quá nhiều vào trí nhớ của người học nữa, khi đó học hóa rất dễ dàng và đầy hứng thú.

Khi làm luận án tiến sĩ ở ĐH Quốc gia Úc, tôi đã may mắn gặp và được GS Michael Sherburn hướng dẫn. Tôi nghĩ ông là người giỏi nhất nước Úc về hóa hữu cơ và quá trình làm việc với thầy giúp tôi trưởng thành vượt bậc. Đối với tôi, dấu ấn của người hướng dẫn tiến sĩ rất rõ rệt, giống như một người cha trong nghiên cứu khoa học vậy.

Sau đó tôi sang Đức làm nghiên cứu sau tiến sĩ với GS Dieter Enders, cũng là một nhà khoa học hàng đầu về xúc tác hữu cơ. Thầy là người ảnh hưởng đến tôi trong việc theo đuổi các nghiên cứu thuộc lĩnh vực rộng của xúc tác hữu cơ - việc tôi vẫn đang làm đến giờ.

"Hóa học là khoa học của thực nghiệm, lý thuyết chỉ giải thích thực nghiệm chứ không làm ra thực nghiệm". Anh thấy ý kiến này thế nào?

Nếu không có hệ thống lý thuyết, rất khó để bất kỳ môn khoa học nào phát triển. Tất nhiên, việc một hiện tượng tình cờ xuất hiện từ thực nghiệm để từ đó đi đến sự đúc kết về lý thuyết mới, hay trong một số dự án nghiên cứu cụ thể, thì ảnh hưởng của thực nghiệm là lớn và nhiều khi kiểm chứng ngược lại lý thuyết.

Tôi nghĩ câu nói trên đúng trong hoàn cảnh cụ thể, không nên sử dụng như một kết luận phổ quát. Lý thuyết và thực nghiệm có mối quan hệ tương hỗ. Thực tế là để có thể phát biểu gì đó về thực nghiệm thì trong đầu mình đã được lấp đầy bởi lý thuyết, quan niệm, chứ không hoàn toàn tự do như mình nghĩ.

Vậy theo anh, cách thức tư duy nào nổi trội hơn đối với một nhà hóa học: trừu tượng hay thực tế?

Vẫn là tùy thuộc vào từng hoàn cảnh mà phẩm chất nào bộc lộ rõ ràng hơn. Ví dụ, khi đang ở vị trí một nghiên cứu sinh, có lẽ khả năng thực nghiệm sẽ quan trọng hơn; nhưng khi làm việc ở các tầng cao hơn như hướng dẫn nghiên cứu sinh, lãnh đạo các nhóm nghiên cứu… thì khả năng tưởng tượng, sáng tạo, cách thức truyền đạt, các kỹ năng mềm… lại trở nên quan trọng hơn nhiều.

Đến cuối cùng, theo quan điểm của tôi, phẩm chất của các nhà khoa học tự nhiên không khác nhau nhiều lắm, vẫn cần có các ý tưởng tốt, có đầu óc sáng tạo, tư duy độc lập và có khả năng biến các ý tưởng hay thành thực tế.

Tôi luôn thấy một sự kỳ diệu trong chất và hiện tượng xúc tác, ở đặc tính giúp quá trình hóa học diễn ra nhanh hơn nhưng chính nó lại không biến đổi sau quá trình. Điều đó có gợi cho anh một liên tưởng thú vị nào không?

Bản chất của hiện tượng xúc tác là giảm rào cản năng lượng của phản ứng hóa học, giúp phản ứng diễn ra thuận lợi hơn. Để làm việc này, xúc tác thường kết hợp với chất phản ứng để tạo ra một số trạng thái trung gian, cuối cùng giải phóng sản phẩm và hoàn nguyên. Đó là trong trường hợp lý tưởng, còn thực tế không có xúc tác nào hoạt động vĩnh cửu bởi luôn có sự thất thoát, giảm hoạt tính… làm cho khả năng hoạt động của nó yếu dần theo thời gian. Trong điều kiện lý tưởng, hiện tượng xúc tác có thể gọi là kỳ diệu; còn trong thực tế, đó là sự kỳ diệu không hoàn hảo và chịu sự chi phối của quy luật tự nhiên. Ngoài ra, ngay cả sự kỳ diệu không hoàn hảo đó cũng có được một phần nhờ tác động từ bên ngoài như nhiệt độ, áp suất, môi trường...

Tôi thường có nhiều liên tưởng, và trong trường hợp này tôi nghĩ ngay đến thầy cô - những người có ảnh hưởng sâu đậm đến con đường tôi đang đi. Học sinh, nếu nói là tự học để thành tài là rất khó; thầy cô như những chất xúc tác thúc đẩy quá trình đó. Sau mỗi lứa học trò, các thầy cô lại đào tạo những lớp mới, truyền cảm hứng cho các thế hệ mới, liên tục không ngừng nghỉ trong nhiều năm, thậm chí càng có tuổi thì năng lực đó càng được hoàn thiện. Thầy cô giáo chính là chất xúc tác bền bỉ nhất, tuyệt vời nhất.

Nền tảng của vật lý với 2 trụ cột là thuyết tương đối và cơ học lượng tử hiện không thể dung hòa hoàn toàn được với nhau. Theo anh, nền tảng của hóa học là gì và liệu nền đó có vững chắc?

Đến nay, những điều con người quan sát, khái quát hóa được về tự nhiên chỉ đủ để giải thích phần nào chứ chưa thể giải thích toàn bộ tự nhiên. Tuy vậy, khoa học có nhiều lớp, sớm muộn chúng ta cũng sẽ thấy sự giao thoa giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối ở những chỗ đang mâu thuẫn.

Về nền tảng của hóa học, tôi nghĩ rằng có một con đường: triết học - toán học - vật lý - hóa học - sinh học… Hóa học dựa trên nhiều nền tảng của các môn khoa học khác, mà gần nhất là vật lý, và sự vững chắc của hóa học dựa trên sự vững chắc của vật lý.

Cụ thể hơn, nền tảng đó chính là cơ học lượng tử?

Điều đó đúng ở thế giới vi mô, cũng là thế giới hóa học hiện nay đang nhìn nhận, vì thường làm việc với các ion, electron, nguyên tử, phân tử… Tuy nhiên, theo tôi, thực ra chưa ai có khả năng nhìn hóa học ở tầm vĩ mô, đó là điểm khác biệt so với vật lý. Rất có thể một quá trình ở đây xảy ra theo nguyên lý này, nhưng ở nơi khác trong không gian lại ứng xử theo nguyên lý khác. Ví dụ, người ta hay nói cacbon là nguyên tố nền tảng của sự sống, nhưng ở một nơi nào đó trong vũ trụ bao la, có thể silic mới là nguyên tố quan trọng; hoặc tại sao sự sống lại cứ phải bắt đầu với nước hay amoniac? Tôi nghĩ định nghĩa về sự sống của chúng ta đang quá hạn hẹp.

Bản chất thế giới là luôn đi tới trạng thái ngày càng hỗn loạn hơn, còn các quá trình hóa học thường tạo ra sản phẩm là các chất bền vững hơn. Có sự mâu thuẫn nào ở đây không?

Chúng ta nên hiểu sự tiến tới trạng thái hỗn loạn hơn là chỉ chung cho một hệ kín, hoặc hệ tổng quát. Ví dụ một phản ứng hóa học có thể tạo ra các chất bền vững hơn, ít hỗn loạn hơn, nhưng song song với đó, phản ứng cũng tạo ra nhiệt, ánh sáng hoặc một dạng năng lượng nào đó. Nếu tính tổng thể thì độ hỗn loạn của hệ vẫn tăng. Ngoài ra, theo thời gian và quy luật tự nhiên, cuối cùng các chất bền vững đến đâu cũng sẽ phân hủy và trở về trạng thái hỗn độn hơn. Không có sự mâu thuẫn ở đây.

Xúc tác hữu cơ anh đang nghiên cứu có gì đột phá so với các thế hệ xúc tác trước đây?

Sự phát triển của xúc tác trong lịch sử có thể tóm tắt trong 3 nhóm theo thứ tự xuất hiện: xúc tác enzym (còn gọi là men) với lịch sử hàng triệu năm; xúc tác kim loại chuyển tiếp với lịch sử trên dưới 200 năm; và nhóm xúc tác hữu cơ với lịch sử non trẻ khoảng 20 - 30 năm. Thực tế enzym vẫn là nhà vô địch về khả năng xúc tác trong cơ thể sống mà chưa thể thay thế được.

Sự phát triển của xúc tác kim loại chuyển tiếp, đặc biệt là xúc tác hữu cơ cũng bắt nguồn từ chính enzym: ta đang bắt chước cấu trúc và hoạt động của enzym.

Tự nhiên chính là nhà hóa học hoàn hảo nhất mà đến giờ ta cũng chưa thể bắt chước hoàn toàn. Nhưng ta có thể bắt chước từng phần. Trong lĩnh vực xúc tác hữu cơ mà tôi đang nghiên cứu, đầu tiên người ta tìm cách tạo ra các nhóm chức giống với enzym; gần đây, khi đã có hiểu biết rõ hơn về enzym, người ta tìm cách loại bỏ các phần không cần thiết, chỉ giữ lại các nhóm quan trọng nhất để đưa vào ứng dụng.

Hiện nay đã có quy trình sản xuất nào sử dụng xúc tác hữu cơ chưa?

Hiện đã có. Xúc tác hữu cơ được ứng dụng để sản xuất thuốc, các sản phẩm liên quan đến sức khỏe, sản xuất polyme. Tuy nhiên, chưa có quá trình sản xuất ở quy mô lớn cho công nghiệp nặng. Tuy vậy, chỉ khoảng 20 năm nữa, xúc tác hữu cơ sẽ ngày càng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp.

Theo anh, thế hệ xúc tác tiếp theo trong hóa học có thể là gì?

Tôi nghĩ chúng ta sẽ tiếp tục bắt chước enzym ở mức độ hoàn hảo hơn so với hiện tại. Chỉ cần bắt chước enzym một cách tốt nhất là có thể tạo ra các hệ xúc tác thực sự kỳ diệu. Chúng ta chỉ là những học trò của tự nhiên. Việc cần làm là bắt chước và tối ưu hóa giống tự nhiên. Ngoài ra, trong tương lai, việc kết hợp với học máy, AI sẽ giúp quá trình tối ưu hóa diễn ra nhanh hơn, hiệu quả hơn.

Người ta hay nói về các "nền kinh tế", ví dụ nền kinh tế dầu mỏ, nền kinh tế metanol, nền kinh tế hydro... Theo anh, tương lai của loài người sẽ là nền kinh tế nào?

Loài người bắt buộc phải thoát khỏi nền kinh tế dầu mỏ do trữ lượng dầu đang cạn kiệt. Dù nền kinh tế nào thì vấn đề mấu chốt vẫn là năng lượng. Với ý kiến cá nhân của tôi, năng lượng hạt nhân là một nguồn rất tốt nhưng có lẽ không phải là cuối cùng.

Tôi tin vào mặt trời. Đây mới chính là nguồn năng lượng lớn nhất và hoàn toàn miễn phí. Hiện giờ hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời của con người còn rất thấp. Lưu trữ hiệu quả năng lượng mặt trời chính là giải pháp cho nền kinh tế tương lai.

Trong ký ức của khán giả 7X, 8X vẫn còn lưu giữ hình ảnh của anh trong vai một anh chàng Nam với cặp kính cận ngơ ngác, giàu lòng trắc ẩn và có phần cả tin trong bộ phim "truyền hình quốc dân" Phía trước là bầu trời. Bây giờ anh còn giữ được những nét đó không?

Phía trước là bầu trời với tôi là một cuộc chơi bất chợt và thú vị, rất đáng để trải nghiệm khi đó. Còn về quan điểm, tôi luôn nghĩ mình phải làm cái gì mình giỏi nhất với một sự kiên định cao nhất, và tôi thực sự thấy con đường khoa học phù hợp với mình nhất.

Còn về những nét ngơ ngác, cả tin thời đó, đến nay có lẽ vì cuộc sống, trong vai trò một người đàn ông chăm lo cho gia đình, tôi e là đã chai sạn đi khá nhiều rồi. Nếu có sự trong trẻo nào còn giữ được thì tôi nghĩ là trong khoa học, ở một dạng khác.

Thành quả nghiên cứu nào của mình khiến anh tâm đắc nhất?

Đối với tôi, những thành quả nghiên cứu không chỉ đơn giản là phát minh ra sản phẩm, kiến thức mới, mà còn là một quá trình đào tạo ra những con người có kiến thức, tư duy sáng tạo, có khả năng suy nghĩ độc lập. Đó mới là điều tôi tâm đắc nhất sau nhiều năm làm khoa học.

Có những kết quả nghiên cứu làm mình vui, cảm thấy thú vị, nhưng để nói là tự hào lâu dài thì chưa có gì bằng niềm vui về đào tạo con người của tôi.

Có nhà khoa học từng chia sẻ rằng vai trò của những nhà khoa học VN thành danh ở nước ngoài vô cùng quan trọng đối với sự phát triển khoa học - công nghệ trong nước, đặc biệt là khả năng kết nối giữa các nhóm nghiên cứu VN với các nhóm nghiên cứu thế giới. Ý kiến của anh?

Tôi rất đồng ý, nhưng cũng cần xác định lại, vai trò thì rất quan trọng nhưng chưa phải chủ đạo. Theo tôi, chủ đạo ở đây vẫn là sự nỗ lực và cố gắng phát triển của nền khoa học trong nước, giống như một giải bóng đá có nhiều cầu thủ ngoại thì rất hấp dẫn, nhưng đến khi tham dự giải đấu nào đó, đội tuyển quốc gia vẫn phải là các nội binh. Do vậy, tôi nghĩ chiến lược đầu tư, quản lý khoa học - công nghệ của nhà nước, tư duy nghiên cứu của những người làm khoa học trong nước vẫn cần thay đổi, không nên chỉ đánh giá dựa vào đếm số lượng bài báo, hướng dẫn bao nhiêu người…

Số lượng bây giờ đang quan trọng, nhưng trong khoảng 10 năm nữa, chất lượng mới là cái cốt yếu, thậm chí bài báo cũng không còn ý nghĩa quá nhiều. Với lượng người Việt từ nước ngoài về làm khoa học trong nước nhiều hơn do đãi ngộ tốt hơn, tự nhiên, chất lượng các công trình sẽ tốt hơn.

Theo báo cáo 5 năm của Quỹ đổi mới sáng tạo Vingroup, chương trình học bổng sau tiến sĩ của họ có tới 70% ứng viên là những tiến sĩ tốt nghiệp ở các nước phát triển quay về VN làm nghiên cứu. Theo anh, liệu có một xu hướng như vậy đang diễn ra?

Tôi thấy có xu hướng đó, dù mới đang manh nha ở VN. Đối với nhiều nước châu Á như Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ…, xu hướng đó đang diễn ra rất mạnh. Tôi đã nhìn thấy các dòng chảy của trí thức các nước này, cuối cùng họ vẫn quay về đóng góp cho tổ quốc, xây dựng và phát triển hệ thống khoa học và đào tạo vượt bậc lên rất nhiều. Khi họ quay lại thì điều kiện trong nước đã đáp ứng đầy đủ để họ có thể phát triển. Lòng yêu nước, yêu nguồn cội của con người luôn rất mạnh. Chúng ta cứ nên "xuất khẩu tài năng" đi, không sớm thì muộn họ cũng sẽ quay về đóng góp cho tổ quốc khi đến thời điểm thích hợp.

"Phía trước" của anh lúc này nếu không phải là "bầu trời" thì là gì? Với anh, bệ phóng và cánh bay nào là quan trọng nhất để làm chủ "bầu trời" của mình?

Câu hỏi này đột nhiên gợi lên trong tôi một hình ảnh trong bộ tiểu thuyết Ván bài lật ngửa mà tôi rất thích. Gần cuối truyện, khi nhân vật chính là Đại tá Nguyễn Thành Luân được một nhà báo Mỹ phỏng vấn, tại thời điểm mà rất nhiều cuộc đảo chính diễn ra, trong bối cảnh Nguyễn Thành Luân được nhắm đến như là một nhân vật chính trị mới nổi: "Tương lai của ông là như thế nào?" (với ý đồ là ông sẽ đưa cuộc chiến này theo con đường nào). Nguyễn Thành Luân ôm ghì vợ con vào lòng và nói: "Tương lai của tôi sẽ là như thế này!".

Xin cảm ơn anh!