Các nhà khoa học nghiên cứu polymer tổng hợp, cải tiến chip máy tính hoặc thiết bị sinh học có thể đoạt giải thưởng danh giá năm nay.
Giải Nobel Hóa học 2020 sẽ được công bố chiều 7/10. Ảnh: Nature.
Chủ nhân của giải Nobel Hóa học 2020 sẽ được Viện hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển tại Stockholm công bố lúc 16h45 hôm nay (giờ Hà Nội). Dưới đây là một số tên nhà nghiên cứu tiềm năng cho giải thưởng danh giá này do Inside Science, trang tin khoa học của Viện Vật lý Mỹ (AIP), đề cử.
Từ bình đựng sữa bằng nhựa đến nhựa epoxy dùng trong các chi tiết máy móc, polymer tổng hợp xuất hiện mọi nơi trong cuộc sống thường nhật. Những vật liệu đa năng này cấu tạo từ những sợi dài nhỏ gọi là monomer. Polymer có thể mềm và dễ uốn như bọt biển rửa bát hay cứng như khối Lego.
Giải Nobel Hóa học năm nay có thể trao cho các nhà khoa học phát minh ra phương pháp mới để chế tạo polymer theo cách hiệu quả, kinh tế và được kiểm soát tốt hơn. Năm 1995, nhà hóa học Krzysztof Matyjaszewski tại Đại học Carnegie Mellon cùng đồng nghiệp, Jin-Shan Wang, xuất bản nghiên cứu về phương pháp mang tên trùng hợp gốc tự do chuyển nguyên tử (ATRP).
Phương pháp này giúp tạo ra những polymer phức tạp với sự hỗ trợ của một chất xúc tác đặc biệt để thêm monomer vào một chuỗi phát triển. Quá trình này có thể khởi động và kết thúc bằng cách kiểm soát nhiệt độ và các điều kiện khác của phản ứng. Quan trọng là toàn bộ quá trình có thể được thực hiện bằng thiết bị công nghiệp.
Nhiều công ty đã tiếp thu và sử dụng công nghệ này trong sản xuất mỹ phẩm, mực in, keo dán, chất trám lỗ hổng và nhiều sản phẩm khác. Các chuyên gia đang tiếp tục tìm ra những cách ứng dụng nó để tạo ra vật liệu mới với đặc tính ưu việt như lớp phủ cho thiết bị y sinh và nhựa có thể phân hủy.
Chip máy tính ngày nay mạnh mẽ hơn nhiều so với vài chục năm trước. Ảnh: Waferworld.
Một smartphone trung bình hiện nay có bộ nhớ lớn gấp hàng triệu lần máy tính trên Apollo 11, con tàu đưa phi hành gia lên Mặt Trăng năm 1969. Giải Nobel Hóa học năm nay có thể tôn vinh những nghiên cứu góp phần tạo nên đột phá này.
Bộ não của máy tính hiện đại gồm hàng loạt chip silicon. Để tạo ra các chi tiết nhỏ, nhà sản xuất phủ chất cản quang lên chip, loại chất phản ứng với ánh sáng. Sau đó, họ chiếu những chi tiết mong muốn lên chip. Ánh sáng tạo ra các thay đổi hóa học với lớp chất cản quang bên trên, khiến việc loại bỏ vật liệu bên dưới trở nên dễ hoặc khó hơn.
Máy tính mạnh hơn thường đòi hỏi chế tạo các chi tiết trên chip nhỏ hơn. Cuối những năm 1970, các nhà sản xuất chip gặp phải giới hạn. Nếu muốn chế tạo chip với những chi tiết tinh vi hơn, họ cần sử dụng ánh sáng có bước sóng ngắn hơn. Vấn đề là những nguồn sáng với bước sóng ngắn quá yếu để có thể dùng một cách thiết thực.
Các chuyên gia tại IBM bắt đầu nghiên cứu cách tạo ra chất cản quang nhạy hơn, phản ứng được với ánh sáng yếu. Họ tìm ra một phản ứng dây chuyền hóa học, trong đó những thay đổi do ánh sáng tạo ra sẽ phát triển nối tiếp, tạo nên những thay đổi lớn cho vật liệu. Từ đó, chất cản quang khuếch đại hóa học ra đời.
Các nhà nghiên cứu mất nhiều năm để hoàn thiện công thức và xử lý những nút thắt trong toàn bộ quá trình. Tuy nhiên, đến năm 1986, IBM đã chế tạo được những chip với bộ nhớ 1 megabit nhờ công nghệ mới. Hai trong những nhà nghiên cứu chính có thể được trao giải Nobel Hóa học là C. Grant Willson và Jean Fréchet. Hiroshi Ito, một nhà khoa học khác có đóng góp nổi bật, đã qua đời năm 2009.
Giải Nobel Hóa học 2020 cũng có thể tôn vinh những nhà khoa học phát triển các công cụ giúp tạo nên cuộc cách mạng trong việc tìm hiểu và kiểm soát những khối xây dựng sự sống. Những năm 1970 và 1980, nhà nghiên cứu Lee Hood tại Viện Công nghệ California (Caltech) cùng các đồng nghiệp phát triển máy móc để giải trình tự và tổng hợp protein và ADN. Những cộng sự chính của Hood gồm Marvin Caruthers (Đại học Colorado) và Michael Hunkapiller (Caltech).
Những công cụ mới cho phép các nhà khoa học tăng tốc độ và sự nhạy bén trong quá trình nghiên cứu. Họ tạo ra những đột phá trong nghiên cứu về sinh học và bệnh tật, dẫn đến sự phát triển của thuốc và các phương pháp điều trị mới. Ví dụ, máy giải trình tự ADN tự động và những máy móc tiên tiến hơn ra đời sau đó đã giúp Dự án Bản đồ gene Người thành công, máy tổng hợp protein giúp công ty dược Merck xác định cấu trúc của virus HIV và chế tạo thuốc để chiến đấu với chúng.
Hoahocngaynay.com
Nguồn: VNExpress/Inside Science
