Một hành trình dài từ thủ khoa chuyên Toán xứ Nghệ đến Phó Giáo sư bán dẫn tại đại học hàng đầu Australia

Bước tiến y khoa từ nghiên cứu công bố trên tạp chí danh giá thế giới

Nghiên cứu mang tính đột phá của PGS Phan Hoàng Phương và nhóm hợp tác vừa được chính thức đăng tải trên Nature Communications — tạp chí khoa học đa ngành hàng đầu thế giới. Thiết bị mới là một miếng dán sở hữu trọng lượng siêu nhẹ chỉ 3 gram, độ mỏng 3 mm cùng khả năng uốn cong linh hoạt. Được vận hành bằng pin lithium dạng cúc áo kết hợp chíp tích hợp, thiết bị có khả năng chuyển đổi trực tiếp tiếng đập của tim thành đồ thị trực quan hiển thị ngay trên điện thoại thông minh, giúp các bác sĩ có thể dễ dàng chẩn đoán bệnh lý cho bệnh nhân từ xa. Nam Phó Giáo sư cho biết anh cùng các đồng nghiệp đang tập trung phát triển những giải pháp công nghệ giá rẻ nhưng đạt hiệu quả cao, giúp người dân chủ động tự theo dõi sức khỏe ngay tại nhà.

Để gặt hái được thành tựu này là cả một hành trình học thuật bền bỉ và nhiều bước ngoặt của chàng cựu sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội qua các môi trường nghiên cứu tại Nhật Bản, Australia và Mỹ. Hiện tại, anh đảm nhiệm cương vị Phó Giáo sư tại khoa Kỹ thuật Cơ khí và Chế tạo thuộc Đại học New South Wales (UNSW) — cơ sở giáo dục đứng thứ 19 thế giới và số 1 Australia theo bảng xếp hạng QS. Tại đây, anh chuyên sâu nghiên cứu các thiết bị và ứng dụng bán dẫn như MEMS/NEMS, cảm biến tích hợp, điện tử linh hoạt và kiến trúc vi mô ba chiều. Sự nghiệp nghiên cứu của anh được ghi nhận bằng nhiều giải thưởng uy tín như DECRA, ARC Future Fellowship từ Hội đồng Nghiên cứu Australia và danh hiệu giảng dạy xuất sắc Scientia Fellow từ UNSW.

Hành trình vượt biến cố và những ngã rẽ học thuật mang tầm vóc

Xuất phát điểm là thủ khoa đầu vào lớp chuyên Toán trường THPT chuyên Phan Bội Châu (Nghệ An), Hoàng Phương từng đạt giải Ba quốc gia, lọt vào vòng thi chọn đội tuyển Olympic Toán quốc tế và được tuyển thẳng vào Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2004 ngành tự động hóa. Ngay năm nhất đại học, biến cố gia đình xảy ra khi bố anh lâm bệnh nặng phải điều trị tích cực. Động lực chăm sóc gia đình đã thôi thúc anh nỗ lực học tập, giành được học bổng toàn phần MEXT của Chính phủ Nhật Bản.

Sau một năm học tiếng tại Đại học Ngoại ngữ Tokyo, bước ngoặt lớn đến với anh ở năm thứ tư khi làm luận văn tốt nghiệp về cảm biến cho robot hỗ trợ vận động cho người cao tuổi và nhân viên y tế. Niềm yêu thích việc dự đoán ý định chuyển động của con người qua cảm biến đã đưa anh tiếp tục học thạc sĩ tại Đại học Tokyo, chuyển hẳn sang nghiên cứu cảm biến bán dẫn. Đây cũng là giai đoạn anh đối mặt với thử thách đầu tiên của một nhà nghiên cứu khi phải tự tìm vấn đề trong một đề tài rất mở, học cách bảo vệ ý tưởng trước giáo sư — thử thách lớn từng khiến hai người bạn trong nhóm phải bỏ cuộc.

Năm 2013, sau khi tốt nghiệp, anh sang Đại học Griffith (Australia) làm tiến sĩ dưới sự hướng dẫn của hai giáo sư người Việt là Đào Việt Dzung và Nguyễn Nam Trung. Tại đây, anh phát triển các cảm biến dùng trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt như giám sát rò rỉ đường ống dẫn dầu hay kiểm soát áp suất, nhiệt độ trong dây chuyền hóa chất. Dù vậy, ký ức về những ngày vào viện thăm bố, chứng kiến bệnh nhân phải nằm cố định bên các thiết bị nhiều dây nối phức tạp vẫn luôn thôi thúc anh hướng về các thiết bị y tế không dây, mềm mại.

Cơ duyên mở ra vào năm 2017 khi tham gia dự án làm mát thiết bị điện tử công suất cao, anh phát hiện vật liệu bán dẫn silicon carbide (SiC) vốn cứng và giòn có thể chuyển sang chế tạo trên nền mềm. Anh chủ động kết nối với một giáo sư hàng đầu về điện tử mềm tại Đại học Northwestern (Mỹ) để đề xuất hợp tác. Sau nhiều thất bại, anh đã thành công phát triển SiC trên nền mềm, công bố kết quả trên các tạp chí uy tín như ACS Nano và PNAS, mở ra hướng ứng dụng SiC mềm vào các thiết bị cấy ghép lâu dài trong cơ thể.

Giải mã bài toán chẩn đoán tim mạch và tầm nhìn cho thế hệ trẻ

Những cuộc trao đổi với các bác sĩ đã đưa anh trở lại trăn trở ban đầu: tạo ra thiết bị theo dõi ngoài cơ thể ít xâm lấn, dễ sử dụng cho người bệnh tim. Nhận thấy hạn chế của việc chẩn đoán bệnh tim truyền thống là bệnh nhân bắt buộc phải đến cơ sở y tế dẫn đến nguy cơ phát hiện muộn, nhóm nghiên cứu đã quyết định không cải tiến ống nghe cũ mà phát triển miếng dán điện tử không dây trực tiếp lên da, truyền dữ liệu tim mạch realtime qua Internet.

Để hoàn thiện sản phẩm, anh Phương và cộng sự hợp tác liên ngành, mô phỏng cấu trúc vật lý nhằm bắt được tần số rất thấp của tiếng tim, xin phê duyệt thử nghiệm trên người và tinh chỉnh độ bám dính trên da. Hiện tại, anh đang phối hợp với Bệnh viện St Vincent (Australia) để thu thập dữ liệu với mục tiêu đo trên khoảng 200 bệnh nhân mắc bệnh van tim hoặc dùng thiết bị hỗ trợ thất trái trong năm nay, từ đó huấn luyện mô hình học máy dự đoán chính xác loại bệnh van tim. Song song đó, anh còn tham gia dự án phát triển hệ thống robot tích hợp cảm biến phát hiện sớm ung thư vú và phổi do PGS Đỗ Thanh Nhỏ (UNSW) làm chủ nhiệm.

Đánh giá về tiềm năng ngành, PGS Phan Hoàng Phương nhận định lĩnh vực y tế đang mở ra cơ hội rất lớn cho sinh viên ngành bán dẫn, điện tử và cơ điện tử khi nhu cầu khám chữa bệnh từ xa tăng mạnh, kéo theo nhu cầu về cảm biến đo đa chỉ số và các vật liệu mới như polymer mềm. Ngoài ra, sự phát triển của AI, máy tính lượng tử hay siêu máy tính vẫn đòi hỏi lực lượng kỹ sư phần cứng và bán dẫn rất lớn cho các khâu thiết kế, chế tạo và đo kiểm. Nam Phó Giáo sư nhắn nhủ các bạn trẻ muốn theo đuổi con đường này cần sự bền bỉ, luôn nuôi dưỡng lòng tò mò và dành nhiều thời gian nghiền ngẫm về nguyên lý hoạt động của các thiết bị.

PV (SHTT)