Năm qua, Thủ tướng Úc đã trao giải cho hai nhà hóa học, những người đã công bố các phát kiến giúp thay đổi cách thức sản xuất nhựa và polymer; một nhà khoa học được trao giải cho phát minh về dạng thức mới của chlorophyll; một nhà vật lý trẻ có công giúp làm sáng tỏ quá khứ của Vũ trụ; và hai nhà giáo dục khoa học có công lao đặc biệt.

Thay đổi thế giới bằng công nghệ polymer

Nhiều chất nhựa và polymer – như sơn, keo dán, hay dầu nhờn – mà con người lâu nay vẫn sử dụng sẽ thay đổi hoàn toàn do những phát kiến của hai nhà hóa học Úc, David Solomon và Ezio Rizzardo. Nghiên cứu của họ liên quan tới hơn 500 patent và những kỹ thuật mà họ đưa ra đang được áp dụng tại các phòng thí nghiệm và nhà máy của các hãng DuPont, L’Oréal, IBM, Dulux, và hơn 60 công ty. Polymer là những cấu trúc hóa học được dựa trên những đơn vị phân tử lặp đi lặp lại, được kết nối với nhau như những chuỗi hạt. David và Ezio đã tìm ra cách cho phép con người làm chủ ở mức độ chưa từng có đối với các đặc tính về cấu trúc, thành phần, và những đặc tính khác ở những polymer này, và ngày nay kỹ thuật đó được ứng dụng trên rất nhiều lĩnh vực của đời sống. 

“Chúng ta không cần phải thay đổi vật liệu thô, điều quan trọng là cách sắp xếp chúng với nhau”, David khẳng định. Công đầu cho cuộc cách mạng về polymerr này được ghi nhận cho cặp bài trùng: David, người tự học về polymer khi mới chỉ là một thiếu niên làm việc cho hãng Dulux; và Ezio, người từng nhập cư vào Úc khi còn là một thanh niên Ý chưa hề biết tiếng Anh. 

Với những thành quả trong khoa học, David và Ezio cùng được trao Giải thưởng Khoa học. Trong khi các công ty hóa chất hàng đầu trên thế giới ngày nay đang áp dụng phát kiến của họ để tạo ra những sản phẩm polymer ngày càng tinh xảo hơn, David và Ezio lại đang phát triển ra những ứng dụng polymer mới. David tạo ra một lớp phim polymer mỏng, có chiều dày đúng bằng một phân tử, với chức năng ngăn bay hơi từ các bể trữ nước; Ezio tạo ra những vật liệu sinh học “thông minh” giúp đưa các dược phẩm đến những mục tiêu chính xác là những mô cơ cụ thể.

Chlorophyll, chìa khóa cho những mùa vụ tốt hơn

Một khám phá tình cờ đã dẫn tới phát kiến mới đầu tiên về chlorophyll trong vòng 67 năm qua đã mở ra khả năng dùng ánh mặt trời để nuôi trồng các loại cây cho nhiên liệu sinh học và thực phẩm một cách hiệu quả hơn. Chlorophyll là phân tử thiết yếu trong quá trình quang hợp của cây cối, giúp đem lại thực phẩm, nhiên liệu, và oxy mà chúng ta hít thở.

Biến thể chlorophyll f này được tìm thấy trong một nghiên cứu về các vi khuẩn lam (cyanobacteria) đơn bào, hay còn được gọi là tảo lục-lam, sống trong những dạng trầm tích cổ ở Vịnh Shark, Tây Úc.

Nhằm ghi nhận đóng góp tri thức về chlorophyll và vi khuẩn lam, PGS. Min Chen của Đại học Sydney đã được trao Giải thưởng Khoa học của Thủ tướng. Khám phá của bà đặc biệt quan trọng cho tương lai bền vững của chúng ta, vì chlorophyll f hấp thu ánh sáng đỏ xa (far-red), vốn nằm thấp hơn trên phổ năng lượng của ánh sáng nhìn thấy được. Điều này có thể giúp mở rộng phổ ánh sáng được dùng cho quan hợp. Đưa chlorophyll f vào cây trồng là cách giúp tận dụng ánh sáng mặt trời một cách hiệu quả hơn. Nó cũng cho phép cây trồng lấy nhiên liệu sinh học và cây lương thực được trồng sát nhau hơn, gia tăng tổng lượng thu hoạch.

“Việc tìm thấy chlorophyll là hoàn toàn ngoài dự kiến – một trong những khoảnh khắc ăn may của khoa học. Thực ra khi đó tôi đang tìm kiếm chlorophyll mà chúng ta biết là có thể tìm thấy ở vi khuẩn tảo lam sống trong điều kiện thiếu ánh sáng. Tôi nghĩ rằng các trầm tích là nơi dễ tìm thấy chúng, do những vi khuẩn sống ở phần giữa của trầm tích không nhận được nhiều ánh sáng như ở phần rìa”, Min nói.  

Nhóm nghiên cứu của Min hiện đang nuôi trồng vi khuẩn tảo lam trong phòng thí nghiệm, với hi vọng sẽ lập được chuỗi gene của chúng và tách biệt được các loại gene liên quan tới sự hình thành chlorophyll f – nhằm giúp đem lại lợi ích cho cây trồng trong tương lai.

Khởi thủy cho Vũ trụ nóng bỏng của chúng ta

Một nhà vật lý Úc đã giúp lý giải điều bí ẩn đằng sau sự hình thành những ngôi sao nóng phát sáng của thời kỳ cổ đại mà ngày nay chúng ta còn được thấy. Nhà vật lý lý thuyết Stuart Wyithe, giáo sư của Đại học Melbourne, là một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới am hiểu về Vũ trụ của thời kỳ 13 tỷ năm trước, khi chưa xuất hiện các ngôi sao và các thiên hà, chỉ có các loại khí lạnh. Trong ít năm tới, nhờ vào những kính thiên văn hiện đại sắp được chế tạo hoàn tất, các nhà khoa học sẽ càng am hiểu hơn về vấn đề này.

“Các kính thiên văn mới sẽ nhìn thấy bức xạ do các nguyên tử hydro phát ra từ 13 tỷ năm trước – tức là chỉ 800 nghìn năm trước vụ nổ Big Bang”, Stuart cho biết. Kính thiên văn Square Kilometre Array (một dự án hợp tác giữa Nam Phi và Úc) sẽ giúp con người hình dung về thời kỳ khi những thiên hà đầu tiên hình thành và kích thước của chúng.

“Thật hứng khởi khi chỉ ít năm nữa chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về thời kỳ cổ xưa này của Vũ trụ. Sự bắt đầu của thời kỳ reionization (thời kỳ chuyển hóa của Vũ trụ từ lạnh sang nóng) là phần chưa biết đáng kể nhất trong lịch sử Vũ trụ” Stuart nói.

Nhờ đóng góp mới trong lĩnh vực vật lý giúp thấu hiểu sự hình thành của Vũ trụ, Stuart từng được trao Giải Malcom McIntosh - Nhà Vật lý của năm 2011.

Cắm trại và múa rối giúp đoạt giải thưởng giáo dục khoa học 

Học sinh của cô giáo Brooke Topelberg yêu thích môn khoa học tới mức câu lạc bộ Khoa học giữa giờ ăn trưa của cô trở nên quá đông, những ai muốn tham gia phải được đăng ký chờ xếp chỗ. Còn về phần cô giáo Jane Wright, các nữ học sinh đã theo chân cô đi khám phá khoa học trong những bụi cây từ suốt 25 năm nay. 

Cả hai nhà giáo nhiệt thành này đều được Thủ tướng trao giải thưởng Xuất sắc trong Giáo dục Khoa học. Brooke chỉ mới tốt nghiệp sự phạm 3 năm trước đây, khi cô được bổ nhiệm làm người điều phối lớp khoa học tại trường tiểu học Westminster ở ngoại ô thành phố Perth, Tây Úc, nơi có nhiều gia đình nhập cư.

Trước đó, khi chuẩn bị chọn chuyên khoa về khoa học ở trường sư phạm, cô được giới thiệu về kỹ thuật dùng các con rối làm phương tiện giảng dạy một cách an toàn trong lĩnh vực khoa học và nhiều bộ môn khó khăn khác.

“Ngay lập tức tôi nhận ra rằng đây là phương pháp giảng dạy tuyệt vời trong lớp học”. Trong vòng 5 năm, những nỗ lực và tài tổ chức của Brooke không chỉ giúp câu lạc bộ Khoa học giữa giờ ăn trưa thu hút đông đảo học sinh và trở nên chật cứng, mà còn giúp trường tiểu học Westminster được vinh danh là Trường học Khoa học của Năm ở Tây Úc. 

Về phần TS. Jane Wright, bà bước vào sự nghiệp sư phạm sau khi hoàn thành chương trình postdoc của mình. Kể từ đó, bà là nguồn cảm hứng cho nhiều thế hệ thanh nữ của Đại học Adelaide’s Loreto.

Năm 2011, Jane điều phối chương trình cắm trại hằng năm dành cho nữ sinh, kéo dài 1 tuần, được tổ chức lần thứ 26 tại Flinders Ranges. Các nữ sinh đều để điện thoại di động ở nhà, để tập trung vào công việc thu thập mẫu nước, đánh giá cấu trúc và sự hình thành các loại đá, tiếp thu kiến thức về đa dạng sinh học.

Năm 2012, Jane mở lớp hướng dẫn các giáo viên khác đăng ký các giải thưởng, đặc biệt là giải thưởng khoa học của Thủ tướng. “Các giáo viên cần có sự tự tin để đăng ký những giải thưởng ghi nhận thành tựu của họ”, Jane nói. 

Hai gương mặt tiêu biểu gần đây:

Chim, ong, và công nghệ bay

Dù chẳng phải là phi công nhưng hiếm có người nào am hiểu về lĩnh vực hoa tiêu hàng không như GS. Mandyam Srinivasan (Srini) ở Viện Queensland Brain. Và ông vẫn không ngừng tích lũy thêm những tri thức mới. 

Người ta biết đến Srini đầu tiên qua nghiên cứu về loài ong, từng giúp ông đoạt Giải thưởng Khoa học của Thủ tướng năm 2006, qua đó Srini chứng minh rằng các loài chim và côn trùng sử dụng cùng một hệ thống hướng dẫn bằng hình ảnh để tránh lao vào cây cối khi bay trong những khu rừng rậm. Năng lực cốt lõi trong hệ thống này là khả năng cảm nhận tốc độ di chuyển của hình ảnh qua mắt. Với những vật thể càng gần, tốc độ di chuyển hình ảnh của chúng càng nhanh.

Tuy khái niệm này nghe thì đơn giản, nhưng cách đo lường khoảng cách và tốc độ có thể giúp tạo ra một phương thức định vị tinh vi nhằm né tránh các va chạm, hạ cánh, và theo dõi những mục tiêu di chuyển. Nó cũng giúp lý giải bằng cách nào các loài động vật với não bộ bé nhỏ có thể thực hiện những màn nhào lộn kỳ công trên không trung mà con người với các thiết bị hiện đại nhất cũng khó lòng đạt được.

Nghiên cứu của Srini là một sự pha trộn hiếm có giữa khoa học lý thuyết và ứng dụng. Phát kiến của ông hiện đã được đưa vào áp dụng trong các hệ thống định vị bằng hình ảnh được thiết kế dành cho robot và các loại phương tiện bay tự động, hay các máy bay không người lái (UAV). 

“Chúng tôi đã tiến xa trong vòng 5 năm qua”, Srini nói. Không có gì phải ngạc nhiên khi nghiên cứu của ông được tài trợ từ rất nhiều nguồn, kể cả các công ty tư nhân như Fujitsu, hay chính quyền bang Queensland, Chính phủ Úc, và Không quân Mỹ.

Không dừng lại sau vinh quang

Brian Schmidt là người đầu tiên được trao Giải McIntosh cho Nhà Vật lý của Năm (năm 2000), rồi Giải Shaw trong Thiên văn học (năm 2006), giải Gruber Cosmology (năm 2007), giải Nobel Vật lý (2011). Đây quả là một hành trình đầy vinh quang không chỉ cho cá nhân Brian Schmidt, giáo sư thiên văn tại Đại học Quốc gia Úc, mà cho cả nền khoa học Úc nói chung.

Schmidt là người dẫn dắt một trong hai nhóm nghiên cứu trên thế giới có công khẳng định việc Vũ trụ đang giãn nở ngày càng nhanh. Việc giành được các giải thưởng không làm cho ông ngừng lại. Ngoài thời gian đi thỉnh giảng trong vô số những dịp được mời, Brian dành phần lớn tâm sức cho công việc nghiên cứu tại SkyMapper, kính thiên văn quang học mới của Úc, được trang bị máy ảnh kỹ thuật số với độ phân giải lớn nhất mà Úc hiện có, 268 megapixel. Ông tham gia vào hai dự án dùng những công nghệ tiên phong tại kính thiên văn Square Kilometre Array (SKA), kính thiên văn radio lớn nhất thế giới: dự án Murchison Widefield Array và dự án Australian SKA Pathfinder. Ngoài ra, khi rảnh rỗi, ông làm việc tại một trong những kính thiên văn của thế hệ tương lai: Giant Magellan Telescope.

Brian tri ân những ghi nhận mà nước Úc dành cho công việc của mình. “Giải Malcom McIntosh là giải thưởng đầu tiên tôi được nhận cho phát hiện về sự gia tăng giãn nở của Vũ trụ. Nó là dấu hiệu về sự tự tin của quốc gia mình. Tổ quốc là nơi đầu tiên ghi nhận công lao của tôi trong phát hiện này, và đây là điều có ý nghĩa quan trọng đối với tôi”, Brian nói.

Sau khi sửa xong vấn đề vướng mắc do những rung chấn, chiếc kính thiên văn hoàn toàn tự động Sky Mapper tại Đài Thiên văn Sliding Spring ở phía Bắc New South Wales sẽ bắt đầu khảo sát vùng trời phía Nam, đo lường diện mạo, độ sáng, và loại quang phổ của hơn một tỷ ngôi sao và thiên hà có độ sáng mờ hơn một triệu lần so với phạm vi nhìn thấy của mắt người. Đây sẽ là lợi thế cho các nhà thiên văn Úc so với các đồng nghiệp khác khi quan sát trên các đài thiên văn quan trọng nhất của thế giới.  

Theo www.Scienseinpubloc.com.au/stones