Tiếng Việt 
日本語 (Japan) 
한국어 (Korean) 
中文 (Chinese) 
English (UK) 
Gần đây, chúng tôi đã có dịp trò chuyện với TS. Kate Plass, Phó Giáo sư Hóa học tại Franklin & Marshall College. TS. Plass đã sử dụng Delong LVEM 25 trong ba năm, giành được một khoản tài trợ từ NSF (National Science Foundation – Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ) để tài trợ cho việc mua thiết bị nhằm phục vụ như một nguồn lực nghiên cứu cấp khu vực, đồng thời đã công bố các công trình nghiên cứu sử dụng LVEM 25.
Lấy cảm hứng từ việc nghiên cứu các vật liệu chuyển đổi năng lượng mặt trời dựa trên những nguyên tố có trữ lượng dồi dào trong tự nhiên, một trong những công trình công bố gần đây của TS. Plass cho thấy cách các phản ứng trao đổi ion với các thanh nano đồng sulfide (copper sulfide nanorods) có thể hỗ trợ thiết kế một cách có định hướng các phương pháp tổng hợp hạt nano cho vật liệu dị thể, với nghiên cứu được thực hiện cùng các sinh viên đại học.
Nội dung cuộc phỏng vấn dưới đây đã được biên tập để làm rõ và dễ hiểu hơn.
Xin chào TS. Plass. Tôi rất vui được tìm hiểu thêm về bà, nghiên cứu của bà và cách bà sử dụng LVEM 25. Trước tiên, bà có thể giới thiệu đôi chút về bản thân với độc giả được không?
Tôi công tác tại Franklin & Marshall College từ năm 2008 và thực hiện nghiên cứu cùng các sinh viên đại học.
Trước đó, tôi là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ (postdoc) làm việc với TS. Nate Lewis tại Caltech, nghiên cứu về hóa học bề mặt silicon.
Trước thời gian đó, tôi hoàn thành bằng Tiến sĩ (PhD) tại University of Michigan, sử dụng kính hiển vi quét xuyên hầm (Scanning Tunneling Microscopy – STM) để nghiên cứu cách các phân tử hấp phụ lên các đế graphite và hình thành các cấu trúc có trật tự.
Tôi được biết qua một thông cáo báo chí rằng bà đã giành được một khoản tài trợ từ NSF để hỗ trợ việc mua thiết bị này. Bà có thể chia sẻ thêm về khoản tài trợ đó và việc nhận được tài trợ đã mang lại ý nghĩa như thế nào đối với nghiên cứu của bà không?
Tôi thực sự đang tìm kiếm một thiết bị bền bỉ và đáng tin cậy. Ví dụ, tôi thường đến Penn State, nơi họ có rất nhiều hệ thống TEM. Các thiết bị của họ có độ phức tạp rất cao, và bạn phải có hợp đồng dịch vụ bảo trì, bởi vì thiết bị có thể gặp sự cố nhiều lần trong một năm.
Ngay từ đầu, tôi đã nhận thức rõ rằng chúng tôi là một trường có quy mô nhỏ, tôi không có thời gian để tự mình bảo trì một hệ thống TEM, cũng không có đủ nguồn lực để có một kỹ thuật viên chuyên trách bảo trì TEM toàn thời gian. Đồng thời, các sinh viên đại học của tôi phải có khả năng sử dụng thiết bị này.
Vì vậy, điều tôi thực sự tìm kiếm là một thiết bị có độ bền cao, đủ để sinh viên đại học có thể sử dụng thường xuyên, gần như liên tục, mà không lo làm hỏng thiết bị do thao tác sử dụng. Thiết bị này thực sự rất bền. Chúng tôi chỉ mới phải sửa chữa lần đầu tiên sau 3 năm sử dụng với cường độ cao.
Gần đây bà đã công bố một bài báo có tiêu đề “Effects of I₂ on Cu₂-xS Nanoparticles: Enabling Cation Exchange but Complicating Plasmonics”. Bà có thể mô tả ngắn gọn về nghiên cứu này và LVEM 25 đã hỗ trợ nghiên cứu của bà như thế nào không?
Ý tưởng của dự án này được xây dựng dựa trên kinh nghiệm của nhóm chúng tôi trong việc chế tạo các hạt nano CuS (CuS nanoparticles – NPs). Một trong những điều thực sự thú vị về các hạt nano này là tương đối dễ dàng loại đồng ra khỏi hạt và đưa một nguyên tố khác vào vị trí đó.
Bằng cách này, chúng ta có thể tạo ra các hạt nano trao đổi một phần ion, trong khi vẫn giữ được hình dạng và kích thước dạng thanh (rod) ban đầu, đồng thời mở ra một loạt các khả năng hóa học khác nhau.
Ví dụ, dọc theo thanh nano, bạn có thể tạo ra các dải ZnS, hoặc có thể gắn các khối CdS. Bạn cũng có thể trao đổi với Co, Mn, In hoặc Ga, qua đó cho phép tạo ra hạt nano CuInS.
Với vai trò là vật liệu ban đầu cho quá trình trao đổi cation, đây là một vật liệu rất linh hoạt. Bản thân quá trình trao đổi cation (cation exchange) cũng là một phương pháp rất thú vị để phát triển các phương pháp tổng hợp hạt nano có tính định hướng (rational synthesis). Nó giúp lĩnh vực này tiến lên từ những phương pháp ban đầu, vốn chỉ đơn giản là kết hợp nhiều vật liệu trong một phản ứng rồi hy vọng thu được sản phẩm mong muốn.
Bà còn sử dụng LVEM 25 theo những cách nào khác trong nghiên cứu?
Khi phát triển các phương pháp tổng hợp có tính định hướng, nếu muốn chứng minh rằng một cơ chế phản ứng thực sự là do quá trình trao đổi cation gây ra, bạn phải theo dõi kích thước và hình dạng của các hạt.
Điều này có nghĩa là ở mỗi bước trong quá trình, bạn đều phải thực hiện TEM. Trong bài báo gần đây nhất của chúng tôi, chúng tôi nghiên cứu xem liệu một bước oxy hóa có thể thúc đẩy quá trình trao đổi cation nhanh hơn hay không. Điều này đòi hỏi phải có hình ảnh TEM của mẫu trước khi xử lý, sau khi xử lý và sau quá trình trao đổi cation.
Đối với mỗi bộ mẫu, chúng tôi đều phải có đầy đủ sự kết hợp các phép đo đó. Dự án này đơn giản là không thể thực hiện được nếu chúng tôi không có khả năng tiếp cận TEM một cách thuận tiện, theo một phương thức mà sinh viên có thể trực tiếp thực hiện và chi phí vẫn nằm trong khả năng chi trả của chúng tôi. Chúng tôi thực sự không thể thực hiện nghiên cứu này nếu phải chi trả cho toàn bộ thời gian sử dụng TEM tại một cơ sở bên ngoài.
Điều gì đã truyền cảm hứng cho bà về nghiên cứu này ngay từ đầu?
Năng lượng mặt trời.
Khi tôi lần đầu đến Franklin & Marshall, tôi quan tâm đến việc tiếp tục nghiên cứu về năng lượng mặt trời và điều chỉnh hướng nghiên cứu sao cho phù hợp với những nguồn lực sẵn có.
Các vật liệu như đồng sulfide (copper sulfide) là những vật liệu hấp thụ ánh sáng rất tốt, nhưng hóa ra chúng chỉ hoạt động hiệu quả khi có đúng pha và các tính chất quang học phù hợp.
Bước đầu tiên của tôi khi tham gia vào lĩnh vực này là tìm hiểu cách kiểm soát pha và các tính chất quang học của đồng sulfide, với mục tiêu phát triển vật liệu chuyển đổi năng lượng mặt trời từ những nguyên tố dồi dào trong tự nhiên.
Qua nhiều năm, khi chúng tôi ngày càng thành thạo trong việc tổng hợp các vật liệu này, hướng nghiên cứu của chúng tôi dần chuyển sang những câu hỏi thuộc lĩnh vực khoa học vật liệu, cụ thể là làm thế nào để kiểm soát các vật liệu này thông qua các phản ứng trao đổi cation.
Tôi rất thích nguồn cảm hứng từ việc nghiên cứu “vật liệu chuyển đổi năng lượng mặt trời từ các nguyên tố dồi dào trong tự nhiên”. Tôi tò mò không biết bà quyết định đặt thiết bị ở đâu và quá trình chuẩn bị vị trí lắp đặt có khó không?
Chúng tôi có một phòng thí nghiệm thiết bị dùng chung của khoa, và hệ thống TEM được đặt tại đó. Việc lắp đặt và chuẩn bị vị trí rất đơn giản. Chúng tôi dọn một số thiết bị khác, sắp xếp lại một số thứ và mọi việc diễn ra khá thuận lợi. Kỹ thuật viên đến thực hiện lắp đặt thiết bị rất tuyệt vời, và đã tiến hành quá trình khử khí (degassing) để đưa thiết bị vào trạng thái hoạt động. Với tư cách là đơn vị sở hữu thiết bị, tất cả những gì chúng tôi cần chuẩn bị chỉ là một ổ cắm điện. Một lợi ích khác là thiết bị không cần phải được đặt dưới tầng hầm và cũng không yêu cầu hệ thống cách ly rung động. Phòng thí nghiệm của chúng tôi nằm ở tầng ba, và chúng tôi vẫn có thể chụp ảnh được các hạt có kích thước 5 nm.
Có bao nhiêu người dùng trong nhóm của bà đã được đào tạo sử dụng LVEM 25? Thiết bị này có được dùng chung cho các nhà nghiên cứu khác trong trường không?
Trong điều kiện bình thường, nhóm của tôi có 5 sinh viên đại học được đào tạo đầy đủ, cùng với một vài sinh viên khác đến từ các nhóm nghiên cứu cộng tác. Trong thời gian COVID, chúng tôi bị giới hạn chỉ còn 2 sinh viên. Nhóm của tôi bị giới hạn chủ yếu bởi diện tích không gian vật lý, nếu không chúng tôi có thể đào tạo thêm nhiều sinh viên hơn.
Mọi sinh viên trong nhóm của tôi đều được đào tạo. Thông thường, các nhóm cộng tác khác trong khoa sẽ có một sinh viên được đào tạo để trở thành người sử dụng TEM chính cho nhóm của họ. Đối với các nhóm nghiên cứu đến làm việc vào mùa hè, họ có thể đưa theo tối đa 3 sinh viên, và tất cả các sinh viên này sẽ lần lượt vận hành thiết bị.
Bà có lời khuyên nào về việc cố vấn dành cho những phụ nữ trẻ đang bắt đầu sự nghiệp trong lĩnh vực STEM không?
Lời khuyên của tôi là hãy coi việc chủ động và quyết đoán một cách phù hợp là một phần công việc của mình. Ngay từ đầu, tôi từng đọc một số dữ liệu cho thấy nhiều sự chênh lệch về mức lương và thành công nói chung giữa nam giới và nữ giới thực sự liên quan đến những điều mà bạn chủ động yêu cầu. Sau khi suy ngẫm về điều đó, tôi quyết định biến nó thành một nguyên tắc cá nhân: nếu tôi muốn một điều gì đó, tôi sẽ yêu cầu nó.
Tôi sẽ cố gắng không quá lo lắng về câu hỏi: “Liệu mình có đạt được điều đó không?”Đôi khi tôi trò chuyện với các đồng nghiệp và họ có thể nói những điều như: “Ồ, khả năng nhận được khoản tài trợ này khá thấp.” Hoặc: “Ồ, bạn đang xin xét thăng chức khá sớm, bạn có nghĩ mình sẽ được thăng chức không?” Tôi bỏ qua những câu hỏi đó và tự nói với mình: “Tôi không quan tâm liệu mình có đạt được hay không. Tôi sẽ cứ yêu cầu nó.”
Có thái độ như vậy thực ra đi ngược lại với tính cách của tôi, bởi vì nhìn chung tôi không phải là người quá quyết đoán hay đòi hỏi. Đây là điều mà tôi phải tự dạy bản thân, nhận ra rằng dù cảm thấy không thoải mái, tôi vẫn sẽ làm điều đó. Tôi đã nhận được lợi ích theo rất nhiều cách mà trước đây tôi không thể dự đoán được. Lấy ví dụ như khoản tài trợ cho TEM. Tôi hoàn toàn tin chắc rằng không có cách nào mình có thể giành được khoản tài trợ đó.
Nhưng tôi vẫn viết đề xuất, bởi vì tôi muốn có chiếc TEM đó, và cuối cùng tôi đã nhận được khoản tài trợ. Hãy phớt lờ tiếng nói bi quan bên trong bạn và hãy yêu cầu điều bạn muốn. Tôi thực sự tin vào điều đó, và tôi đã chứng kiến cách nó mang lại hiệu quả với chính mình cũng như với những người khác.
Tất cả chúng ta đều có tiếng nói nghi ngờ bản thân trong đầu. Điều tốt đẹp khi biến việc yêu cầu điều mình muốn thành một nguyên tắc là bạn có thể ngừng lo lắng về việc mình có đủ giỏi hay không. Bạn không còn phải tự hỏi mình câu đó nữa. Thay vào đó, chỉ cần hỏi: “Mình có muốn điều này hay không?”
Điều đó thực sự rất hay. Và tùy thuộc vào tính cách của mỗi người, bạn thực sự phải luyện tập kỹ năng đó.
Đúng vậy! Đây thực sự là một điều mà bạn phải luyện tập, và đó cũng là điều tôi cố gắng nhấn mạnh với các sinh viên của mình: “Đúng, tôi biết điều đó có thể khiến em cảm thấy không thoải mái, không tự nhiên và không giống với những gì em đã quen làm, nhưng đây là một kỹ năng.”
Đó thực sự là một lời khuyên tuyệt vời! Bà muốn nói gì với những người đang cân nhắc mua một chiếc LVEM 25?
Đối với tôi, một vấn đề lớn khi cân nhắc mua thiết bị là: Sinh viên sẽ có thể sử dụng thiết bị này nhanh đến mức nào mà không cần tôi phải đứng bên cạnh giám sát? Tóm lại, câu trả lời là: mọi thứ diễn ra rất tốt. Chúng tôi đã xây dựng một quy trình trong đó sinh viên có thể được đào tạo và tự làm việc độc lập chỉ trong vài ngày, tùy thuộc vào lịch trình của họ. Trước tiên, các sinh viên mới sẽ quan sát (shadow) một sinh viên đã được đào tạo ít nhất một lần.
Sau đó, họ sẽ trải qua hai hoặc ba buổi đào tạo 1-1 với tôi, trong đó có một buổi tôi sẽ trực tiếp quan sát họ thực hiện thao tác đưa mẫu vào/thay mẫu (sample exchange) và vận hành kính hiển vi.
Sau khi sinh viên mới vận hành thiết bị thêm một lần nữa với một sinh viên đã được đào tạo khác đứng bên cạnh quan sát, họ đã có thể tự vận hành thiết bị một cách độc lập. Hệ thống đào tạo này nhanh chóng và hoạt động rất hiệu quả, bởi vì thiết bị có độ bền rất cao. Sinh viên chuyển từ trạng thái lo sợ làm mất chân không sang tự tin vận hành hệ thống chỉ trong một thời gian rất ngắn.
Và trong hơn 3 năm, chúng tôi chỉ xảy ra 3 lần mất chân không (vacuum break), trong khi thiết bị được vận hành độc lập chỉ bởi các sinh viên đại học. Đó thực sự là một lời khuyên tuyệt vời, đồng thời cũng là minh chứng cho độ bền của LVEM 25!
Cảm ơn TS. Plass đã dành thời gian chia sẻ những câu chuyện về các nghiên cứu thú vị của mình cũng như cách LVEM 25 trở thành một công cụ hỗ trợ mạnh mẽ cho nghiên cứu.
Tài liệu tham khảo
Le HK, Xiong H, Page BA, Garcia-Herrera LF, McAllister HP, Li BC, Wang H, Plass KE.
Effects of I₂ on Cu₂–xS Nanoparticles: Enabling Cation Exchange but Complicating Plasmonics.
ACS Materials Letters. 2020 Jan 2; 2(2): 140–146.
NSF Major Research Instrumentation Award 1724948.
Về tác giả
Robert I. MacCuspie, Ph.D. có hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ nano và đặc tính vật liệu (materials characterization).
Những dấu mốc nổi bật trong sự nghiệp của ông bao gồm:
- Dẫn dắt nhóm phát triển các vật liệu chuẩn hạt nano bạc (silver nanoparticle reference materials) tại National Institute of Standards and Technology (NIST).
- Là giảng viên đầu tiên và Giám đốc Chương trình Công nghệ Nano và Vật liệu Đa chức năng tại Florida Polytechnic University.
- Có hơn 5 năm tư vấn tại giao điểm giữa khoa học và kinh doanh thông qua MacCuspie Innovations, hỗ trợ các doanh nghiệp thương mại hóa và đào tạo về những công nghệ nhằm cải thiện sức khỏe con người.
Chi tiết sản phẩm: -
Liên hệ & Tư vấn chi tiết
