Hội Vật Lý Việt Nam
Vật lý hiện đại: Mở rộng hướng nghiên cứu, thúc đẩy ứng dụng công nghệ
Toàn cảnh hội thảo khoa học toàn quốc với chủ đề “Những tiến bộ trong nghiên cứu và ứng dụng vật lý hiện đại”.
Từ học Việt Nam: Nam châm đất hiếm và cảm biến từ
Tại hội thảo, GS.TSKH. Nguyễn Hữu Đức, Đại học Quốc gia Hà Nội, chia sẻ về quá trình phát triển của ngành Từ học Việt Nam. Một trong những dấu mốc sớm là công trình nghiên cứu màng mỏng của GS.TSKH. Vũ Đình Cự, nguyên Phó Viện trưởng Viện Khoa học Việt Nam, từ năm 1968. Công trình được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước tham khảo, trích dẫn, trở thành tài liệu có giá trị đối với cộng đồng nghiên cứu màng mỏng.
Từ năm 1988, hoạt động nghiên cứu Từ học từng bước được mở rộng thông qua trao đổi học thuật, hội nghị chuyên ngành và hợp tác quốc tế, trong đó có sự tham gia của các nhà khoa học Việt Nam vào mạng lưới Từ học châu Á. Theo GS.TSKH. Nguyễn Hữu Đức, vật liệu từ là một trong những lĩnh vực có nhiều công trình được trao Giải thưởng Hồ Chí Minh và Giải thưởng Nhà nước về khoa học và công nghệ.
GS.TSKH. Nguyễn Hữu Đức, Đại học Quốc gia Hà Nội, trình bày báo cáo “Từ học Việt Nam: Nam châm đất hiếm và cảm biến từ”.
Trên nền tảng nghiên cứu của các thế hệ đi trước, các nhà khoa học tiếp tục phát triển những hướng nghiên cứu về vật liệu từ đất hiếm, vật liệu từ kim loại chuyển tiếp, vật liệu từ giảo và các hệ vật liệu có tính chất từ đặc biệt. Trong đó, GS.TSKH. Thân Đức Hiền, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, có những đóng góp nền tảng trong nghiên cứu vật liệu từ đất hiếm và vật liệu từ kim loại chuyển tiếp.
Một hướng ứng dụng đáng chú ý là phát triển cảm biến từ có độ nhạy cao. Trong quốc phòng và an ninh biển, cảm biến từ có thể hỗ trợ phát hiện biến đổi bất thường của từ trường, phục vụ giám sát và khảo sát các hoạt động dưới biển. Khi tích hợp với thiết bị bay không người lái (UAV), công nghệ này mở ra khả năng thu thập dữ liệu, khảo sát từ xa trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường. Cảm biến từ cũng có thể được nghiên cứu ứng dụng trong kiểm tra khuyết tật kết cấu tàu và một số phương pháp theo dõi sức khỏe.
Vật lý lượng tử và công nghệ lượng tử
Trình bày báo cáo “Vật lý lượng tử và công nghệ lượng tử”, PGS.TS. Trần Minh Tiến, Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (Viện Hàn lâm), khái quát quá trình phát triển của vật lý lượng tử, bắt đầu từ dấu mốc năm 1900 với bức xạ vật đen của Max Planck. Trải qua hơn một thế kỷ, lĩnh vực này đã xác lập nhiều nguyên lý quan trọng như nguyên lý bất định, nguyên lý chồng chập, hiệu ứng xuyên hầm và hiện tượng rối lượng tử, tạo nền tảng cho nhiều bước tiến khoa học và công nghệ.
PGS.TS. Trần Minh Tiến, Viện Vật lý trình bày báo cáo “Vật lý lượng tử và công nghệ lượng tử”.
Theo ông, cuộc cách mạng lượng tử lần thứ nhất tập trung khám phá các nguyên lý, quy luật của thế giới lượng tử, đặt nền móng cho những công nghệ như chất bán dẫn và laser. Cuộc cách mạng lượng tử lần thứ hai hướng tới khai thác trực tiếp các tính chất lượng tử để phát triển công nghệ tính toán, mô phỏng, thông tin, truyền thông, mật mã và cảm biến lượng tử.
Trước xu thế hình thành hệ sinh thái công nghệ lượng tử trên thế giới, PGS.TS. Trần Minh Tiến đề xuất Việt Nam tập trung vào ba nhóm lĩnh vực: tính toán, thuật toán và mô phỏng lượng tử; bảo mật và truyền thông lượng tử; cảm biến lượng tử và đo lường chính xác. Cùng với phát triển năng lực nghiên cứu chuyên sâu, liên ngành, cần đầu tư hạ tầng nghiên cứu, thử nghiệm và thúc đẩy hình thành hệ sinh thái công nghệ, góp phần bảo đảm an ninh thông tin và chủ quyền số.
Vật liệu bán dẫn, quang điện tử và quang tử
Cùng dựa trên nền tảng các nguyên lý vật lý hiện đại, nghiên cứu bán dẫn, quang điện tử và quang tử đang mở ra nhiều hướng phát triển vật liệu, linh kiện công nghệ cao. Báo cáo của GS. Nguyễn Hữu Lâm, Đại học Bách khoa Hà Nội, tập trung vào các nghiên cứu chế tạo dây nano silicon (Si), mô phỏng linh kiện FinFET, transistor hiệu ứng xuyên hầm (TFET), vật liệu bán dẫn thấp chiều và vật liệu đa chức năng (multiferroics).
GS.TSKH. Nguyễn Hữu Lâm trình bày báo cáo “Vật liệu bán dẫn, quang điện tử và quang tử”.
Các hướng nghiên cứu này nhằm tìm kiếm vật liệu và cấu trúc linh kiện mới, đáp ứng yêu cầu về hiệu năng, khả năng tích hợp và tiết kiệm năng lượng. Hiện một số nhóm tại Việt Nam đang nghiên cứu vật liệu, linh kiện lưu trữ năng lượng thế hệ mới; phát triển hệ thống micro-CT và X-ray phục vụ phân tích cấu trúc vật liệu, linh kiện bán dẫn.
Trong lĩnh vực quang điện tử, nghiên cứu hướng tới phát triển thiết bị chiếu sáng ứng dụng trong sinh học, nông nghiệp và thiết bị laser, LED phục vụ thẩm mỹ, trị liệu, chăm sóc sức khỏe. Ở lĩnh vực quang tử, các hướng nghiên cứu tập trung vào cấu trúc quang tử đa lớp và vật liệu mới, mở ra khả năng phát triển tem chống hàng giả có tính bảo mật cao, thiết bị giám sát sức khỏe, cảm biến biến dạng kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI), cửa sổ thông minh và cảm biến chỉ thị hóa học.
Khoa học vật liệu 4.0: Kết hợp vật lý, AI và phòng thí nghiệm tự động
Một xu hướng mới nổi trong nghiên cứu vật liệu là sự kết hợp giữa vật lý, trí tuệ nhân tạo và tự động hóa. Trong báo cáo “Khoa học vật liệu 4.0 và ứng dụng”, GS.TS. Nguyễn Thanh Tùng, Trưởng Ban Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm, nhấn mạnh mối quan hệ hai chiều giữa vật lý và AI: các nguyên lý vật lý góp phần tạo nền tảng cho AI, trong khi AI đang mở ra phương thức nghiên cứu vật liệu mới.
Theo cách tiếp cận của khoa học vật liệu 4.0, dữ liệu được chuẩn hóa theo nguyên tắc FAIR (có khả năng tìm kiếm, truy cập, liên thông và tái sử dụng); AI hỗ trợ phân tích, dự đoán, còn robot thực hiện các thao tác thực nghiệm.
GS.TS. Nguyễn Thanh Tùng, Trưởng Ban Khoa học và Công nghệ, trình bày “Khoa học vật liệu 4.0 và ứng dụng”.
Dẫn chứng kinh nghiệm quốc tế, GS.TS. Nguyễn Thanh Tùng đề cập Sáng kiến Hệ gen vật liệu (Materials Genome Initiative – MGI) của Hoa Kỳ, khởi động năm 2011 nhằm rút ngắn thời gian và chi phí đưa vật liệu tiên tiến từ nghiên cứu đến ứng dụng. Tiêu biểu, mô hình GNoME của Google DeepMind đã dự đoán 2,2 triệu cấu trúc tinh thể mới, trong đó 381.000 cấu trúc được xem là ổn định. Cơ sở dữ liệu Materials Project cũng đang trở thành nguồn tài nguyên quan trọng đối với cộng đồng nghiên cứu vật liệu toàn cầu.
Xu hướng hiện nay không dừng ở mô phỏng, dự đoán bằng AI mà còn kết hợp với phòng thí nghiệm tự động và robot. AI đề xuất cấu trúc, phương án chế tạo; robot thực hiện thí nghiệm, thu thập dữ liệu và phản hồi để tối ưu hóa kết quả. Tuy nhiên, các dự đoán vẫn cần được kiểm chứng bằng thực nghiệm.
Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Thanh Tùng tại Viện Khoa học vật liệu đang xây dựng phòng thí nghiệm tự động Plasma A-Lab gồm bốn mô-đun, hướng tới tự động hóa quy trình tổng hợp và nghiên cứu vật liệu. Ông cũng kiến nghị coi dữ liệu là một sản phẩm quan trọng của nhiệm vụ khoa học và công nghệ, từng bước xây dựng kho dữ liệu dùng chung quy mô quốc gia; đồng thời thúc đẩy chia sẻ hạ tầng nghiên cứu và phát triển đào tạo liên ngành.
Vật lý trong nghiên cứu và phát triển công nghệ vũ trụ
Vật lý là nền tảng khoa học quan trọng trong lĩnh vực vũ trụ, từ tính toán quỹ đạo đến thiết kế, chế tạo và vận hành vệ tinh. Với chủ đề “Vật lý thiên văn, vũ trụ và năng lượng cao”, TS. Lê Xuân Huy, Phó Tổng Giám đốc Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (VNSC), Viện Hàn lâm, cho biết Trung tâm đang phát triển năng lực nghiên cứu, công nghệ và hạ tầng phục vụ lĩnh vực này.
TS. Lê Xuân Huy, Phó Tổng Giám đốc Trung tâm Vũ trụ Việt Nam, trình bày báo cáo “Vật lý thiên văn, vũ trụ và năng lượng cao”.
Các lĩnh vực như quang học, vật lý điện tử, vật lý nhiệt - bức xạ có vai trò thiết yếu trong phát triển hệ thống và thiết bị vũ trụ. Bên cạnh năng lực chế tạo vệ tinh, VNSC chú trọng nghiên cứu, tích hợp thiết bị điều khiển, làm chủ quy trình vận hành vệ tinh; phát triển UAV phục vụ viễn thám và duy trì nhóm nghiên cứu vật lý thiên văn.
Theo ông Lê Xuân Huy, các nhóm nghiên cứu thiên văn có vai trò nền tảng đối với sự phát triển lĩnh vực vũ trụ, dù nguồn lực đầu tư còn hạn chế. Vì vậy, cần tăng cường tính kế thừa giữa các chương trình nghiên cứu và kết nối các nhóm khoa học để mở rộng hợp tác, phát triển công nghệ.
Vật lý kỹ thuật và lý sinh: Kết nối nghiên cứu với ứng dụng
Trong báo cáo “Vật lý kỹ thuật, lý sinh và công nghệ chiến lược”, GS.TS. Phan Bách Thắng, Trường Đại học Khoa học Sức khỏe, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, phân tích vai trò của vật lý kỹ thuật và lý sinh trong phát triển công nghệ và giải quyết các vấn đề thực tiễn. Các hướng nghiên cứu về vật liệu bán dẫn, màng mỏng, vi cơ điện tử góp phần tạo nền tảng cho linh kiện điện tử hiệu năng cao, tiết kiệm năng lượng. Trong khi đó, vật lý nhiệt, quang điện tử và vật lý hạt nhân có liên hệ với nghiên cứu các công nghệ năng lượng mới như pin mặt trời, lưu trữ năng lượng, điện hạt nhân và hydro.
GS.TS. Phan Bách Thắng, Trường Đại học Khoa học Sức khỏe, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, trình bày báo cáo “Vật lý kỹ thuật, lý sinh và công nghệ chiến lược”.
Ở lĩnh vực lý sinh, các nguyên lý vật lý được ứng dụng trong chẩn đoán hình ảnh, quang y sinh, xét nghiệm vi lưu và nghiên cứu tín hiệu điện sinh học. Đặc biệt, lý sinh tính toán kết hợp AI hỗ trợ dự đoán cấu trúc protein, thiết kế thuốc và phát triển y học cá thể hóa. Trong nông nhiệp, nghiên cứu quang học và lý sinh thực vật góp phần làm rõ cơ chế quang hợp, khả năng chống chịu của cây trồng trước biến đổi khí hậu.
Để thúc đẩy nghiên cứu liên ngành, GS.TS. Phan Bách Thắng đề xuất phát triển hạ tầng nghiên cứu dùng chung, tăng cường hợp tác giữa viện nghiên cứu, trường đại học, bệnh viện và doanh nghiệp; đồng thời hoàn thiện cơ chế thử nghiệm, kiểm định thiết bị y tế và phần mềm AI, hỗ trợ đăng ký sáng chế và thương mại hóa kết quả nghiên cứu.
Đào tạo nhân lực vật lý đáp ứng yêu cầu phát triển công nghệ
Trong báo cáo “Giảng dạy vật lý và phát triển nguồn nhân lực”, PGS. Nguyễn Ngọc Đỉnh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, đặt vấn đề đổi mới đào tạo để nguồn nhân lực có thể đón đầu nhu cầu phát triển của đất nước.
Theo ông, các quốc gia có nền công nghiệp phát triển thường chuẩn bị nguồn nhân lực trước hoặc đồng thời với quá trình xây dựng nhà máy. Vì vậy, đào tạo nhân lực vật lý cần có tầm nhìn dài hạn, đi trước nhu cầu xã hội khoảng 20 năm. Quan điểm này đặt ra yêu cầu gắn kết chặt chẽ hơn giữa đào tạo, nghiên cứu khoa học và nhu cầu phát triển công nghệ.
PGS. Nguyễn Ngọc Đỉnh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, trình bày báo cáo “Giảng dạy vật lý và phát triển nguồn nhân lực”.
Trong phần thảo luận, các ý kiến tập trung vào yêu cầu phát triển nguồn nhân lực chuyên môn, hoàn thiện chương trình đào tạo gắn với điều kiện hành nghề và tăng cường kết nối giữa nghiên cứu vật lý với thực tiễn.
Nhấn mạnh vai trò của thế hệ trẻ, các nhà khoa học cho rằng nhiệt huyết, tinh thần dấn thân và sự kiên trì trong nghiên cứu là những yếu tố quan trọng để tiếp nối thành quả của các thế hệ đi trước, tạo ra những kết quả mới có giá trị khoa học và khả năng ứng dụng.
Bên cạnh các báo cáo được trình bày tại hội thảo, Hội Vật lý Việt Nam đã xuất bản tuyển tập “Những tiến bộ trong nghiên cứu và ứng dụng vật lý hiện đại”. Với 58 báo cáo tổng quan, gần 800 tài liệu tham khảo từ các công trình đã công bố trên những tạp chí chuyên ngành uy tín, tuyển tập đã hệ thống hóa các kết quả nghiên cứu tiêu biểu của các nhà khoa học. Nội dung tập trung vào 6 nhóm lĩnh vực: Vật lý lý thuyết, tính toán và lượng tử; vật lý chất rắn, bán dẫn, khoa học vật liệu, từ học và đất hiếm; quang học, quang tử và quang điện tử; vật lý hạt nhân, năng lượng cao và thiên văn; vật lý ứng dụng và lý sinh; giảng dạy vật lý.
Bức tranh chung cho thấy nghiên cứu vật lý ở Việt Nam ngày càng phát triển đa dạng, với sự kết hợp giữa lý thuyết, mô phỏng và thực nghiệm, đồng thời tăng cường liên kết với các ngành khoa học và công nghệ khác. Đáng chú ý, nhiều hướng nghiên cứu tập trung vào khả năng chế tạo vật liệu tiên tiến, phát triển thiết bị, làm chủ quy trình công nghệ và giải quyết các vấn đề thực tiễn. Bên cạnh đó, hoạt động phổ biến tri thức khoa học, đổi mới phương pháp đào tạo, giảng dạy vật lý và phát triển nguồn nhân lực trẻ cũng được chú trọng.
Tuyển tập phản ánh những thành tựu, quá trình phát triển và hội nhập quốc tế của cộng đồng vật lý Việt Nam. Đây là nguồn tư liệu khoa học có giá trị, phục vụ tra cứu, tham khảo, đồng thời góp phần kết nối các thế hệ nhà khoa học và gợi mở các hướng nghiên cứu tiếp theo.
Một số hình ảnh tại hội thảo:
Ý kiến bạn đọc
