Đường đến 16 bằng sáng chế Mỹ của tiến sĩ người Việt

Năm 2008, khi vừa tốt nghiệp Kỹ sư Hóa học, Đại học Tổng hợp Saint Petersburg (Nga), Trịnh Công được một số trường tại Thụy Sĩ, Đức chấp nhận nghiên cứu sinh tiến sĩ nhưng anh chọn học tại đại học Nam California (Mỹ). Lý do anh chọn nơi này chỉ vì “rất ngưỡng mộ một giáo sư trong trường” – người sở hữu nhiều bằng sáng chế với các nghiên cứu có tính ứng dụng thực tế, trong đó có công nghệ màn hình OLED, thiết bị điện tử từ vật liệu hữu cơ.

Ngày đầu nhận trường, Công đến thẳng phòng thí nghiệm của giáo sư trao đổi nguyện vọng. Thấy trò năng nổ lại có đam mê với vật liệu mới thân thiện với môi trường, thầy giao cho anh đề án đầu tiên hướng về lĩnh vực năng lượng tái tạo. Sự háo hức nhanh chóng bị phủ lấp bởi những thất bại trong hơn hai năm đầu tiên trong chương trình nghiên cứu sinh.

Xoay xở gần một năm rưỡi, nghiên cứu của anh không cho kết quả. Để không mất đi sự sáng tạo, anh xin thêm dự án thứ hai. “Làm hết hè năm hai sắp bước sang năm ba, cả hai dự án vẫn ‘khoai'”, anh kể. Thử mọi cách vẫn bế tắc, anh đánh liều xin thêm dự án trong sự hoài nghi của thầy – “cậu có tính tốt nghiệp không đây?”, anh nhớ lại lời thầy giáo.

Chán nản, anh Công từng hai lần muốn dừng việc học tiến sĩ. Nhưng anh không ngờ ý tưởng nảy sinh từ cuộc tranh luận với một nhà nghiên cứu cùng phòng thí nghiệm lại làm thay đổi hoàn toàn con đường làm khoa học của anh sau này.

Đó là lần tình cờ, anh nhìn thấy đồng nghiệp trộn hai hợp chất vào dung dịch để nghiên cứu làm pin mặt trời khiến mùi thối um lên khắp phòng. Sau khi quan sát, Công nói mình nghĩ ra cách giúp không bị mùi nữa. Đồng nghiệp anh gạt phắt cho đó là viển vông “nói dễ hơn làm”. Cái tôi trỗi dậy, anh dành gần hai tháng nghiên cứu, ban đầu vốn chỉ để chứng minh bản thân đúng.

Mày mò nghiên cứu hợp chất để giảm mùi hôi thối, Công lại tìm ra giải pháp cho sản xuất vật liệu hữu cơ giúp tăng hiệu suất cho công nghệ màn hình OLED. Đây cũng chính kết quả giúp anh nhận tấm bằng sáng chế đầu tiên sau 6 tháng nỗ lực.

Sau thành công này, tư tưởng của Công thay đổi hẳn. Anh mạnh dạn loại đi một dự án ít tiềm năng để dành thời gian tự tìm tòi, phát triển hướng riêng của mình. Sẵn tính quảng giao, anh trao đổi nhiều hơn với các giáo sư, nghiên cứu sinh postdoc (sau tiến sĩ) cùng trường để ý tưởng luôn rộng mở. Trong hai năm cuối, Công bứt phá với ba bằng sáng chế và sáu bài báo khoa học được công bố.

Trong số các nghiên cứu được cấp bằng, có nghiên cứu tập trung vào lĩnh vực pin mặt trời làm từ nguyên liệu hữu cơ. “Nếu như pin mặt trời truyền thống từ vật liệu Si rất to và nặng thì với công nghệ này, pin sẽ rất nhẹ, có thể treo lên cửa sổ bằng kính và cho phép nhìn xuyên qua được. Nó cũng có thể dùng như lớp sơn phát điện năng lượng mặt trời để phủ lên các vật dụng ngoài trời”, anh mô tả.

Anh giải thích, pin mặt trời hữu cơ cần hai nguyên liệu: bán dẫn loại n (điện cực âm) và bán dẫn loại p (điện cực dương). Đã có rất nhiều nghiên cứu và điều chế các nguyên liệu mới cho bán dẫn loại p, nhưng rất ít nghiên cứu về bán dẫn loại n.

Anh nhận thấy Fullerenes (C60) là loại vật liệu phổ biến nhất được sử dụng như bán dẫn loại n trong quang điện hữu cơ (OPV) do các đặc tính ưu việt, như độ dẫn electron tốt và phân tách điện tích hiệu quả về mặt nhận electron. Tuy nhiên, Fullerenes C60 lại có nhược điểm hấp thụ ánh sáng thấp. TS Công đã chế tạo ra hợp chất mới với mật độ quang học cao gấp 7 lần so với C60, có thể trộn để giúp cải thiện độ hấp thụ trong khi vẫn sử dụng các đặc tính có lợi của C60. Việc tổng hợp được phân tử mới qua đó giúp tăng năng suất, nâng cao tuổi thọ của pin.

TS Công cho biết, anh tốn hơn một năm để làm các công đoạn từ thiết kế kế phân tử trên máy tính, tổng hợp phân tử đem vào sản xuất, thậm chí tự sản xuất pin để kiểm tra, đo đạc về sản phẩm.

Việc chế ra phân tử mới được cấp bằng sáng chế và công trình của anh Công cùng nhóm cộng sự cũng được đăng tải trên tạp chí Journal of the American Chemical Society (JACS) – một trong các tạp chí chuyên ngành thuộc Hiệp hội Hóa học uy tín nhất của Mỹ. Nhìn thấy tiềm năng từ nghiên cứu này nhưng không còn nhiều thời gian vì sắp tốt nghiệp, từ cuối năm thứ 4 TS Công đã đào tạo hai nghiên cứu sinh năm nhất và năm hai khác để tiếp tục các nghiên cứu của anh. Hai năm sau khi tốt nghiệp, anh đã có thêm hai bằng sáng chế và môt bài báo JACS, cùng hai bài báo khác được công bố.

Mặc dù hiệu suất 4-5% đã trở thành “outdated” khi so sánh với các nghiên cứu tương tự về pin mặt trời hữu cơ ở hiện tại, song đây vẫn là dự án anh tâm đắc. Bởi thời điểm công bố báo cáo vào năm 2013, các nhà khoa học khi ấy vẫn chưa tìm được phân tử nào tốt hơn thay thế.

Các sáng chế của TS Công đều được các công ty chuyên mua bằng sáng chế mua lại và trả tiền cho anh cùng trường hàng năm. “Bạn luôn phải cập nhật thường xuyên, chỉ cần ngừng, mọi thứ sẽ trở thành lạc hậu, dẫu vậy những nguyên lý và giá trị thực tế là không đổi”, anh nói.

“Tài sản” của TS Công hiện có là 8 sáng chế đã được bảo hộ bởi cơ quan sở hữu trí tuệ ở Mỹ và 8 sáng chế khác đã nộp, đang trong giai đoạn xem xét, trong đó liên quan tới công nghệ sản xuất ngưng đọng nguyên tử (ALD), các vật liệu hữu cơ điện tử, vật liệu nano tiên tiến và công nghệ sản xuất thiết bị bán dẫn. Những sáng chế của anh được nhiều đơn vị lớn trên thế giới ứng dụng để làm ra chip lõi, xử lý màn hình OLED trong điện thoại thông minh và máy tính.

TS Công xỏ khuyên, phối quần short cùng giày lười, lái xe và thoải mái trò chuyện trong cuộc phỏng vấn với VnExpress qua video. Sau 8 năm làm việc tại thung lũng Silicon, hiện anh là quản lý cao cấp của nhóm nghiên cứu và phát triển sản phẩm tại tập đoàn Applied Materials. Đây là một trong bốn công ty lớn nhất trên thế giới cung cấp thiết bị sản xuất bán dẫn cho các nhà máy sản xuất chip trên thế giới.

Trong nỗ lực đem công nghệ quay trở về nước, anh Công cho biết đã triển khai dự án đầu tư nhập khẩu thiết bị, máy móc, mang giải pháp kỹ thuật tốt từ Mỹ về Việt Nam ứng dụng trong sản xuất sản phẩm nông nghiệp. Nhóm của anh tập trung công nghệ cho sản xuất thức ăn chăn nuôi, sau đó có sẽ mở rộng sang sản xuất vật liệu xây dựng.

Nhìn lại quãng thời gian đã qua, anh nhận ra, điều quan trọng khi làm khoa học cần phải có suy nghĩ mở, nghiên cứu hướng mang tính đột phá, sáng tạo. Ngoài ra, anh nhấn mạnh việc kỹ năng làm việc nhóm, dùng kiến thức và sự hiểu biết của mình để tạo ra sự ảnh hưởng. “Bạn sẽ đi xa hơn nếu như xung quanh có nhiều người giỏi, họ sẽ bổ trợ cho những gì bạn chưa biết”, anh nói.