Đó là chia sẻ của GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam, Trường Đai học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP HCM) – người vừa vinh dự được nhận Giải thưởng Tạ Quang Bửu năm 2017. Đây cũng là giải thưởng đầu tiên dành cho ngành Hóa học. GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam là tác giả chính của công trình khoa học xuất sắc về chất xúc tác trong lĩnh vực Hóa học kỹ thuật. 

Nâng cao thứ hạng ngành Hóa học Việt Nam

Hiện nay nhân loại đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng về nguồn nhiên liệu hóa thạch. Bên cạnh đó việc đốt cháy nhiên liệu phục vụ cho nhu cầu sản xuất và đời sống đã thải vào bầu khí quyển một lượng lớn các khí gây hiệu ứng nhà kính, đáng kể nhất là CO2. Trước tình hình đó sự ra đời của vật liệu khung cơ kim (Metal Organic Frameworks: MOFs)  đã thu hút được rất nhiều sự quan tâm. Vật liệu này có khả năng lưu trữ khí rất cao, đặc biệt là khí hydro, một nguồn nhiên liệu lý tưởng thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch, và khí CO2, giúp gải quyết đáng kể vấn đề ô nhiễm môi trường. 

Vật liệu MOFs là một loại vật liệu kết tinh có độ xốp cao, cấu thành từ các ion hoặc cluster kim loại đóng vai trò như tâm phối trí được liên kết với nhau bởi cầu nối hữu cơ đa chức. MOFs được biết đến từ năm 1965 nhưng mãi đến năm 1999 vật liệu này mới nhận được sự quan tâm đặc biệt. Sự kết hợp của các tính chất nổi trội như lỗ xốp cao, diện tích bề mặt lớn, sự đa dạng về kích thước lỗ xốp và hình thái đã tạo nên sự thu hút của vật liệu khung cơ kim với giới khoa học và công nghiệp.

Vật liệu MOFs đã và đang thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhóm nghiên cứu trong và ngoài nước. Vật liệu MOFs được tạo thành từ các cầu nối hữu cơ và các tâm kim loại làm điểm kết nối. Với những tính chất hóa lý khác biệt so với các vật liệu có cấu trúc xốp truyền thống, MOFs đang được xem là một loại xúc tác tiềm năng cho lĩnh vực tổng hợp hữu cơ. 

Trong bối cảnh đó, từ năm 2010 đến nay, GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam cùng nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh đã thực hiện công trình “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu khung kim loại-hữu cơ (MOFs) làm xúc tác dị thể trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ”. Công trình này là một nội dung trong đề tài nghiên cứu khoa học do Đại học Quốc Gia TP.HCM tài trợ. Công trình đã nghiên cứu ứng dụng vật liệu khung hữu cơ-kim loại (MOFs) làm chất xúc tác cho các ứng tổng hợp các hợp chất hữu cơ họ propargylamine. 

“Hướng nghiên cứu còn khá non trẻ này với mục tiêu cùng với các đồng nghiệp trong và ngoài nước góp phần thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực ứng dụng vật liệu MOFs làm xúc tác”, GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam cho hay.

Từ năm 2010 đến nay, nhóm đã công bố được 48 bài báo trên tạp chí quốc tế ISI với tổng cộng chỉ số IF = 210 với toàn bộ tác giả là người Việt Nam. Trong đó có những bài được công bố trên tạp chí có chỉ số IF cao như bài trên tạp chí ACS Catalysis (IF = 9.307, Journal of Catalysis (IF = 7.354), Catalysis Science & Technology (IF=5.287), Chemical Engineering Journal (IF = 5.310) … 

Những công trình này đã giúp nhóm nghiên cứu có cơ hội góp một phần nhỏ cùng chung tay chung sức với nhiều đồng nghiệp ở các trường đại học và viện nghiên cứu khác trên khắp cả nước trong việc nâng cao thứ hạng ngành Hóa học của Việt Nam ở khu vực Đông Nam Á nói riêng và trên thế giới nói chung.

GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam (ngoài cùng bên phải) cùng các nhà khoa học trẻ tại ĐHQG TPHCM 

Công trình khoa học được thực hiện hoàn toàn ở Việt Nam

Công trình đã phát hiện ra một chuyển hóa của N-methilaniline chưa từng được công bố. Đây là một công trình khoa học được thực hiện hoàn toàn ở Việt Nam do 5 tác giả là người trong nước, hoàn toàn không có yếu tố nước ngoài. Bài báo khoa học làm nên giải thưởng được các nhà chuyên môn trên thế giới rất quan tâm và đã được trích dẫn 21 lần.

Trong công trình này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu Cu-MOFs là Cu2(BDC)2(DABCO) làm xúc tác cho phản ứng điều chế các hợp chất họ propargylamine theo con đường hoạt hóa trực tiếp liên kết C-H (Hình 1). Trong công bố trước đây, tác giả Li và cộng sự sử dụng N,N-dimethylaniline cho phản ứng ghép đôi với phenylacetylene để hình thành sản phẩm N-methyl-N-(3-phenylprop-2-ynyl)benzenamine (A) có mặt xúc tác là muối CuBr. 

GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam cho biết, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng với xúc tác MOFs là Cu2(BDC)2(DABCO), vẫn thu được sản phẩm (A) từ phản ứng ghép đôi giữa phenylacetylene và N-methylaniline. Khi thực hiện phản ứng này, sản phẩm chính là (A) chứ không phải là N-(3-phenylprop-2-ynyl)benzenamine (B) theo cách suy luận thông thường. Ở đây, tert-butyl hydroperoxide ngoài vai trò là tác nhân oxy hóa tạo gốc tự do cho phản ứng ghép đôi, còn đóng thêm vai trò là tác nhân methyl hóa. Đây là điểm mới nổi bật của công trình này, chưa được các nhóm nghiên cứu trên thế giới công bố trước đó. 

Ngoài ra, xúc tác MOFs này có khả năng thu hồi và tái sử dụng nhiều lần cho phản ứng mà hoạt tính không giảm đáng kể, và đây cũng là ưu điểm của xúc tác MOFs so với các xúc tác đồng thể được nghiên cứu trước đây. 

Hiện tại, nhóm nghiên cứu vẫn tiếp tục hướng nghiên cứu sử dụng vật liệu MOFs làm xúc tác có thể thu hồi và tái sử dụng cho các phản ứng tổng hợp hữu cơ mới thông qua con đường hoạt hóa trực tiếp liên kết C-H, tập trung vào những phản ứng chưa từng được các nhóm nghiên cứu trên thế giới thực hiện trong điều kiện sử dụng xúc tác dị thể. Đặc biệt, tất cả các công bố ISI của nhóm nghiên cứu đều được thực hiện hoàn toàn ở Việt Nam, với toàn bộ tác giả là người Việt Nam.

Có thể nói, Giải thưởng Tạ Quang Bửu đã ghi nhận sự đóng góp quan trọng của GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam và nhóm nghiên cứu do Giáo sư dẫn dắt cho ngành Hóa học Việt Nam bằng kết quả nghiên cứu xuất sắc mang tầm quốc tế.

GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam chia sẻ, nghiên cứu khoa học là một con đường chông gai, thành công thì ít mà thất bại thì nhiều. Nếu không có niềm đam mê, bạn sẽ rất dễ bỏ cuộc giữa chừng. Là một trong những nhà khoa học được phong học hàm giáo sư trước 40 tuổi GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam đã bày tỏ, đạt được tiêu chuẩn chức danh giáo sư là điểm khởi đầu của một giai đoạn mới trong nghiên cứu khoa học với trách nhiệm nặng nề.

Tại Lễ trao Giải thưởng Tạ Quang Bửu năm 2017, GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam đã đề xuất mô hình Quỹ Phát triển KH&CN Quốc gia của Bộ Khoa học và Công nghệ cần phải được phát triển hơn nữa, và cần phải mở rộng hơn nữa đến nhiều đơn vị quản lý khoa học các cấp. Có như vậy, chúng ta mới không đứng ngoài cuộc chơi hội nhập với thế giới. Có như vậy, hoạt động nghiên cứu của Việt Nam mới có thể nhanh chóng bắt kịp và “sánh vai” cùng các hoạt động nghiên cứu tiên tiến ở các quốc gia phát triển trong khu vực và trên thế giới.

Hi vọng rằng, ngoài việc thực hiện những nghiên cứu của riêng mình, cùng với tâm huyết dành cho nghiên cứu khoa học, GS.TS. Phan Thanh Sơn Nam sẽ ngày càng hỗ trợ tích cực cho các bạn trẻ sống với niềm đam mê nghiên cứu khoa học, để đưa khoa học và công nghệ của Việt Nam bước sang một trang sử mới.

Lê Hà