Nhà phát minh "da điện tử" Zhenan Bao: "Con nhà nòi" và trái tim nhân hậu

4 tuổi đã nảy sinh tình yêu khoa học

"Bố tôi là nhà vật lý, mẹ là nhà hóa học. Khi nhỏ, tôi đã tham gia nhiều thí nghiệm. Khi thành Giáo sư hướng dẫn sinh viên tôi hiểu các câu hỏi của họ như ngày nhỏ tôi hỏi bố mẹ", Giáo sư Zhenan Bao mở đầu câu chuyện.

"Lúc 4-5 tuổi, bố mẹ đưa tôi đến công viên, bố mua cho tôi một cốc nước đá và hỏi: Nếu có viên đá con thả xuống nước thì nổi hay chìm? Tôi nghĩ đá chìm hóa ra nó nổi. Tôi tò mò tìm hiểu vì sao và nhận ra nước đá nhẹ hơn nước. Từ đó, tôi hình thành tình yêu với khoa học vì nó quá thú vị và nhiều bí ẩn".

GS Zhenan Bao là người gốc Trung Quốc di cư đến Mỹ. Môi trường mới và cũng có nhiều điều bỡ ngỡ khiến bà ngày ấy phải rất cố gắng hoà nhập: "Khi được nhận vào Đại học Chicago, tôi rất phấn khích. Tôi có thể mường tượng ra tương lai. Nhưng tôi lại khá nhút nhát, ngại nói chuyện trước đám đông. Tôi nhớ bài thuyết trình đầu tiên khi làm nghiên cứu sinh, tôi còn chẳng đọc nổi vì quá run và hồi hộp".

Để vượt qua rào cản ấy, bà không ngừng đặt ra những câu hỏi và cuốn theo những giấc mơ: "Tôi tạo ra mục tiêu nào đó, điều đó khích lệ tôi tiếp tục tìm hiểu. Tôi nhút nhát nhưng tôi biết rằng phải thay đổi, phải làm gì đó để vượt ra sự ngần ngại, nói chuyện trước đám đông. Cuối cùng tôi cũng cố tiếp cận mọi người và nói chuyện và vượt qua. Nó trở nên dễ dàng hơn sau nhiều lần thử, cố gắng".

Giáo sư Zhenan Bao và hành trình nghiên cứu khoa học

Giáo sư Zhenan Bao nhận bằng Tiến sĩ chuyên ngành Hóa học tại Đại học Chicago (Mỹ) năm 1995. Sau đó, bà làm việc tại Phòng Nghiên cứu Vật liệu thuộc Phòng thí nghiệm Bell, Lucent Technologies, nơi bà được công nhận là một Thành viên Ưu tú của Đội ngũ Kỹ thuật vào năm 2001.

Bà gia nhập Đại học Stanford năm 2004 và hiện đang giữ danh hiệu Giáo sư Kỹ thuật Hóa học K.K. Lee. Đồng thời, bà cũng có những đóng góp cho Khoa Hóa học và Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu.

Từ năm 2018, Giáo sư Bao là Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật Hóa học và Giám đốc Nhóm Sáng kiến Đồ điện tử đeo trên người thuộc Đại học Stanford (eWEAR). Bà cũng đồng thời là giảng viên của Viện Precourt, Viện Woods, ChEM-H, Bio-X và là một nghiên cứu viên của Nhóm Chan-Zuckerberg BioHub. Đến nay, GS. Bao có hơn 700 bài báo khoa học được trích dẫn, tham khảo và hơn 100 bằng sáng chế tại Mỹ.

Giáo sư Zhenan Bao đã từng là thành viên của một số học viện uy tín, bao gồm Học viện Kỹ thuật Quốc gia Mỹ, Học viện Khoa học và Nghệ thuật Mỹ, Học viện Phát minh Quốc gia Mỹ. Hiện tại, bà đang là thành viên Ban Điều hành Hiệp hội Nghiên cứu Vật liệu và Ủy viên Tiểu ban Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu Polyme thuộc Hiệp hội Hóa học Mỹ. Bà cũng là Phó Tổng biên tập Tạp chí Hóa học Hiệp hội Hoàng gia, Khoa học Hóa học, Tạp chí Polyme và Kim loại Tổng hợp. Giáo sư Bao từng được bầu chọn là hội viện của rất nhiều hiệp hội khoa học, như AAAS, ACS, MRS, SPIE, ACS POLY và ACS PMSE. 

Những thành tựu nghiên cứu khoa học của bà đã được vinh danh bằng nhiều giải thưởng như: Giải thưởng Hóa học Vật liệu của Hiệp hội Hóa học Mỹ (ACS) năm 2022; Giải thưởng Bán Sự nghiệp của Hiệp hội Nghiên cứu Vật liệu năm 2021; Giải thưởng Alpha Chi Sigma của Viện Kỹ thuật Hóa học Mỹ năm 2021; Giải thưởng Đột phá – Sáng tạo của Tạp chí khoa học ACS Central Science năm 2020; Huy chương Gibbs của ACS năm 2020; Huy chương Wilohelm Exner từ Bộ trưởng Khoa học Liên bang Áo năm 2018; Giải thưởng L'Oréal-UNESCO dành cho phụ nữ trong khoa học Khu vực Bắc Mỹ năm 2017.

Bên cạnh hoạt động nghiên cứu học thuật, bà Zhenan Bao còn sở hữu các công ty được đầu tư mạo hiểm ở Thung lũng Silicon. Trong đó, bà là một trong những người sáng lập và thành viên hội đồng quản trị của hai công ty C3 Nano Co. và PyrAmes. 

Giáo sư Zhenan Bao được trao Giải Đặc biệt dành cho Nhà khoa học Nữ của VinFuture vì những tiến bộ khoa học bà đã tạo ra trong công trình nghiên cứu tiên phong về phát triển thiết bị điện tử giống như da người và một loạt các ứng dụng của các thiết bị này trong y tế và năng lượng. Xuất phát từ nghiên cứu khoa học cơ bản, bà đã phát triển một loạt các mô hình phân tử cho các vật liệu điện tử hữu cơ mới và các phương pháp chế tạo các vật liệu này.

Quy mô tác động của phát minh da điện tử:

- Công ty khởi nghiệp được đồng sáng lập bởi GS. Bao, C3 Nano Inc., đang thương mại hóa các vật liệu điện cực trong suốt (mực và phim) được ứng dụng trong sản xuất màn hình cảm ứng cho các loại màn hình lớn, điện thoại màn hình gập và màn hình trên ô tô. Các vật liệu này cũng được ứng dụng trong thiết bị chiếu sáng OLED, màn hình OLED, pin mặt trời và các thiết bị y tế.

- Một công ty khởi nghiệp khác của bà, PyrAmes, Co., đang thương mại hóa máy đo huyết áp liên tục, không xâm lấn, đeo tay. Gần đây, FDA đã đánh giá sản phẩm cho trẻ nhỏ của công ty này là “thiết bị đột phá”.

- Các vật liệu hữu cơ mới từ phát minh của GS. Bao có các đặc tính giống da người, như khả năng co dãn, tự chữa lành và tự phân hủy sinh học. Điều này đang thay đổi cách con người tương tác với các thiết bị điện tử. Các vật liệu này cho phép biến các thiết bị điện tử thành một phần trên cơ thể người và có thể được ứng dụng vào các thiết bị điện tử để đeo và cấy ghép.

- Hạn chế trong phương pháp sản xuất là trở ngại để ứng dụng các loại vật liệu này vào mạch tích hợp, bởi điều này đòi hỏi hiểu biết chuyên sâu về phản ứng hóa học và điện tử giữa các loại vật liệu đa lớp, cũng như kiến thức quang hóa để không làm ảnh hưởng đến các đặc tính điện tử của vật liệu. Giáo sư Bao đã tạo ra mạch điện tử hữu cơ co dãn, đánh dấu điểm khởi đầu cho sự phát triển các loại mạch tích hợp polymer co dãn.

- Giáo sư Bao đã đề ra khái niệm và nguyên lý căn bản để tích hợp da điện tử nhân tạo lên cơ thể người. Bà đã giới thiệu loại da điện tử đầu tiên được chế tạo từ giác quan cơ học nhân tạo có khả năng phát ra xung điện tử, giúp trực tiếp gửi tín hiệu đến não bộ.

- Zhenan Bao cũng đã ứng dụng thành công cảm biến điện tử giống như da người trong các robot giúp tăng cường đáng kể khả năng cầm nắm và thao tác các vật nhỏ, dễ vỡ mà không gây hư hại.

- Bà cũng đã phát minh ra “BodyNet”, một loại thiết bị định vị thông minh không dây (tag) có chứa các cảm biến, màn hình và các thiết bị thông minh. BodyNet có đặc tính mềm mại nên có thể được dễ dàng gắn hoặc cấy ghép vào cơ thể người. Các thiết bị được tích hợp gồm máy đo áp suất nội sọ, máy theo dõi lưu lượng máu và các phương tiện để theo dõi cử động của cơ thể.

Da điện tử, bàn tay nhân tạo mở ra cơ hội cho hàng triệu người khuyết tật

Trong buổi Talk Future sáng 21/1, mọi người đều xúc động khi chứng kiến câu chuyện của bé Nguyễn Như Linh (SN 2010, ở Thượng Lâm, Mỹ Đức, Hà Nội) bị cụt đến khuỷu tay, một chân bị khoèo, thiếu ngón. Linh thông minh và nhanh nhẹn. Viết chữ, chép bài bằng chân, nhưng nét chữ của em rất tròn trịa, ngay ngắn, đẹp không kém bất cứ học sinh bình thường nào.

"Việt Nam có 7% người khuyết tật. Thế giới có 15% dân số là người khuyết tật, đâu là giải pháp mang lại cuộc sống tốt hơn cho họ?", Giáo sư Zhenan Bao nói.

"Với nghiên cứu của chúng tôi, đó là điều khích lệ, tạo ra giải pháp mang lại cuộc sống tốt hơn cho họ (người khuyết tật). Chúng tôi đã nghiên cứu nhiều năm để tạo ra da nhân tạo.

Chúng tôi phấn khích nhất khi biến cảm giác của ngón tay thông qua mạch điện ở lòng bàn tay, kết nối, gửi tín hiệu như bàn tay bình thường cảm nhận, tạo ra tín hiệu. Tín hiệu được kết nối với não, có thể thông qua não động vật để kiểm chứng xem da nhân tạo có giống da con người không. Tôi tự hào tất cả tạo ra từ phân tử chúng tôi tạo ra, từ các bột hóa chất, tạo thành mạch trên lòng bàn tay và bộ cảm biến".

Bà chia sẻ từ những nghiên cứu này sau đó đã được ứng dụng vào thực tế chính là điện thoại với màn hình gập như ngày nay: "Tôi nghĩ nếu có thể tạo ra một điện thoại có màn hình gập thì sao không thể tạo ra những thứ có thể giúp người khuyết tật. Chúng tôi nghiên cứu phân tử để tạo ra một làn da nhân tạo, cũng giống như chúng ta tạo ra cảm biến của cơ thể để nắm bắt cảm giác của việc chạm vào đồ vật. Đó là điểm khởi đầu và đến nay chúng tôi đã tạo ra những thế hệ mới của da nhân tạo có thể kéo dãn mở rộng".