Giáo sư Omar M.Yaghi: Từ tuổi thơ nghèo khó đến chiếc hộp bí mật tại VinFuture

Xúc động hình ảnh tuổi thơ nghèo khó của Giáo sư Omar M. Yaghi

Nhà khoa học đầu tiên bắt đầu phần giao lưu Talk Future là Giáo sư Omar M.Yaghi, Chủ tịch James and Neeltje Tretter tại Đại học California, Berkeley và là thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ. Ông được trao Giải Đặc biệt dành cho Nhà khoa học nghiên cứu các lĩnh vực mới của VinFuture lần thứ nhất vì ông là nhà khoa học tiên phong trong việc khám phá và phát triển vật liệu khung hữu cơ-kim loại (MOFs) có tiềm năng cải thiện cuộc sống hàng ngày của hàng triệu người.

"Khi còn nhỏ, tôi không nghĩ mình có thể thay đổi thế giới, hoặc có thể tạo ra vật liệu có ý nghĩa lớn tới vậy. Tôi đến với hoá học là từ vẻ đẹp cả phân tử, nhưng tôi đã có thể gián tiếp giải quyết các vấn đề của hành tinh", Giáo sư Omar M. Yaghi mở đầu câu chuyện.

Niềm đam khoa học đến với ông từ năm 10 tuổi, trong một lần đến thư viện và nhìn thấy hình ảnh mô hình phân tử, ông đã rất ấn tượng vì vẻ đẹp của mô hình:

"Tôi xin được chia sẻ lí do vì sao tôi đam mê lĩnh vực hóa học. Điểm đột phá đầu tiên là khi tôi 10 tuổi. Giờ ăn trưa tôi đến thư viện và thấy một cuốn sách. Hình ảnh mô hình phân tử (lúc đó chưa biết nó là gì) vô cùng ấn tượng, đáng nhớ với tôi. 

Nhiều năm sau tôi càng quan tâm hình ảnh đó. Hóa ra đó là hình ảnh một phân tử. Hồi còn nhỏ tôi không thể hình dung đó là khởi điểm tình yêu của tôi dành cho hóa học và vật liệu. Từ đó dẫn đến đam mê và phát minh của tôi trong tạo ra vật liệu mới Vật liệu khung cơ kim MOFs".

Khi bức ảnh hồi nhỏ của Giáo sư Omar M. Yaghi được trình chiếu, những cảm xúc đặc biệt ập đến. Nhà khoa học 56 tuổi chia sẻ: "Tôi là người đứng trước. Mọi người có thể nhận ra tôi vì tóc khác.

Hồi nhỏ tôi là người sống tự lập. Lúc 9-10 tuổi, tôi không hay nói với cha mẹ về việc học tập ở trường, tôi muốn tự chịu trách nhiệm, không muốn cha mẹ phải bận tâm. Cuộc sống ngày ấy thật khó khăn. Gia đình tôi có 10 người, chỉ có một căn phòng và phải sống chung với bò".

"Tôi và nhiều người đã có tuổi thơ gian khó. Tôi sống trong một gia đình di cư, tị nạn, nhiều người sống trong gia đình không có nước, điện... Nhưng tình yêu thương và sự khích lệ của cha mẹ có ý nghĩ lớn để tôi tiến về phía trước, vượt qua gian khó".

Công trình nghiên cứu về vật liệu khung cơ kim có ý nghĩa ra sao với đời sống nhân loại?

Omar M. Yaghi tốt nghiệp Đại học Bang New York tại Albany năm 1985 và nhận bằng Tiến sĩ Hóa học Vô cơ của Đại học Illinois tại Urbana-Champaign năm 1990. Từ năm 1990 - 1992, ông là Nghiên cứu sinh Sau Tiến sĩ của Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) tại Đại học Harvard.

Ông bắt đầu sự nghiệp độc lập của mình năm 1992 với tư cách là Trợ lý Giáo sư tại Đại học Bang Arizona, sau đó chuyển đến Đại học Michigan tại Ann Arbor với tư cách là Giáo sư Hóa học vào năm 1999, và tiếp theo là Giáo sư tại Đại học California tại Los Angeles (UCLA) vào năm 2006. 

Từ năm 2012, ông là Giáo sư Hóa học tại Đại học California, Berkeley. GS. Yaghi là Giám đốc sáng lập của Viện Khoa học Toàn cầu Berkeley và là Đồng Giám đốc của Viện Khoa học Nano Năng lượng Kavli và Liên minh Nghiên cứu California của BASF.

Năm 1995, GS. Yaghi đã báo cáo việc điều chế thành công dạng thức đầu tiên của hợp chất mà ông cho rằng sẽ trở thành một loại vật liệu xốp được ứng dụng rộng rãi, có tên là khung hữu cơ-kim loại (MOFs). Trong phương pháp của ông, các ion kim loại liên kết với các liên kết hữu cơ tích điện theo giản đồ bằng cacboxylat, đi kèm là bằng chứng về độ xốp của vật liệu MOF (phát hiện năm 1998) và độ xốp siêu cao của chúng (phát hiện năm 1999), tạo ra một phản ứng dây chuyền trên toàn thế giới, dẫn đến sự phát triển của hóa học và vật liệu MOF. Năm 2005, ông mở rộng phương pháp của mình để áp dụng vào việc thiết kế và kết tinh khung hữu cơ cộng hóa trị (COF) 2D đầu tiên và vào năm 2007 là COF dạng 3D. MOF và COF hiện đang được ứng dụng trên toàn thế giới.

Về quy mô tác động của công trình:

- Phát minh của GS. Yaghi về MOF và COF có ý nghĩa lớn trong việc làm sạch môi trường, mang lại bầu không khí sạch hơn, nguồn năng lượng sạch hơn và nguồn nước sạch hơn. Ngoài ra, máy thu nước MOF của GS. Yaghi đã được chứng minh là có tiềm năng cung cấp nước sạch mọi lúc mọi nơi, nhờ đó giúp con người có thể tự chủ về nguồn nước.   

- Các cấu trúc dạng nano xốp này có thể được sử dụng để thu nhận, lưu trữ, phân tách và kiểm soát thành phần hóa học của nhiều loại khí và phân tử. Chúng có một loạt các ứng dụng tiềm năng trong hỗ trợ quá trình chuyển đổi sang không cacbon thuần, tinh chế, xúc tác và cảm biến.

"Trong 3 năm trở lại đây, chúng tôi đã tạo ra vật liệu rất nhỏ, với 1 gram to bằng khoảng 1 đồng xu có thể che phủ hẳn một sân bóng đá, chính là vật liệu khung cơ khí (Metal-Organic Frameworks hay MOFs). Khi phân tích ở góc độ phân tử, có thể thấy vật liệu có nhiều lỗ rỗng và có liên kết mạnh mẽ để trải vật liệu ra một bề mặt rất rộng", Giáo sư Yaghi nói.

Chiếc hộp màu vàng bí ẩn

Tại buổi chia sẻ Talk Future sáng 21/1, Giáo sư Omar M.Yaghi mở chiếc hộp bí mật chứa mô hình vật liệu MOFs. Ông cho biết khi mới phát minh ra MOFs ông đã rất phấn khích nhưng rất khó để người bình thường hình dung được mô hình này. 

"Đây là mô hình vật liệu MOFs, làm từ kim loại với vật liệu hữu cơ. Chúng ta thấy các mối liên kết như thế này. Có khoảng trống giữa vật liệu. Chúng ta có thể bẫy nước, CO2 trong lỗ rỗng. Màu vàng là đặc biệt. Khi mới phát minh MOFs chúng tôi vô cùng phấn khích. 

Với người bình thường khó nhìn thấy vật liệu bằng mắt thường. Chúng tôi hay lấy các quả bóng màu vàng nhét vào lỗ rỗng để khán giả hiểu. Đây là cách giải thích nguyên lí lập trình, thiết kế để lỗ rỗng bẫy nước, CO2. Nó có thể sử dụng cấu phần tự nhiên trong đó có vật liệu hữu cơ, kim loại, kết hợp với nhau để tạo ra số lượng vật liệu vô hạn. Đây chỉ là một trong hàng triệu kết cấu khác nhau.

MOFs chỉ là một mô hình, không có giới hạn. Với sự sáng tạo của con người, nhân loại dù gặp vấn đề gì nếu chúng ta quyết tâm, có ý chí, cam kết, đầu tư nguồn lực tài chính và con người đều giải quyết được các vấn đề".

Giáo sư người Mỹ gốc Jordan nói thêm về vấn đề bảo vệ môi trường: "Làm thế nào để nhân loại phát triển bền vững ư? Không chỉ đặt ra câu hỏi mà hãy mày mò tìm ra câu trả lời. Trong nghiên cứu của tôi, phải trả lời câu hỏi vật liệu này có thể làm gì? Với câu hỏi như vậy, dù là nhà khoa học hay không, tạo ra vật liệu đó thì nó sẽ đi đâu về đâu thải ra như thế nào, phải có tư duy phản biện. Đưa ra vấn đề gì cũng tư duy ở chiều ngược lại để không ảnh hưởng đến thế giới xung quanh". 

Giáo sư Omar M.Yaghi cũng gửi gắm thông điệp từ giải thưởng VinFuture toàn cầu: "Giải thưởng này là sự vinh danh cho những người như tôi - một nhà khoa học. Rộng hơn, giải thưởng cũng sẽ tạo tiền đề cho cộng đồng khoa học nói chung, mở ra giấc mơ của nhiều người. Tôi chỉ muốn nói là chúng ta hãy trung thực và đam mê để theo đuổi đến cùng lý tưởng của mình".