Bước tiếp theo trong công nghệ nano

Hàng năm chip máy tính silicon thu nhỏ kích cỡ đến một nửa và gấp đôi khả năng, giúp cho các thiết bị của chúng ta ngày càng di động và dễ truy cập. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chip của chúng ta không thể nhỏ hơn được nữa? George Tulevski nghiên cứu điều không thể thấy và chưa thể khai thác trong thế giới của vật liệu nano. Nghiên cứu gần đây của ông: phát triển các quy trình hoá học để ghép hàng tỉ ống nano carbon để chúng tự sắp xếp thành một khuôn mẫu cần trong xây dựng mạch điện, giống như cách các sinh vật tự nhiên tạo nên những cấu trúc phức tạp, đa dạng và thanh lịch. Liệu họ có thể nắm giữ bí mật của thế hệ tiếp theo trong lĩnh vực tin học?

Hãy hình dung một nhà
điêu khắc đang xây một bức tượng

chỉ chạm khắc bằng chiếc đục của mình

Michelangelo đã diễn tả ý tưởng này
theo một cách thanh lịch,

"Mỗi một khối đá đều ẩn chứa một bức tượng

và việc của người thợ điêu khắc
là khám phá ra nó."

Nhưng nếu anh ta làm việc
theo hướng ngược lại?

Không phải từ một khối đá,

mà từ một nắm bụi,

gắn hàng triệu hạt bụi với nhau
thành một bức tượng bằng cách nào đó.

Tôi biết đó là là một ý tưởng vô lý.

Nó có thể là bất khả thi.

Cách duy nhất để có bức tượng
từ một nắm bụi

là nếu bức tượng tự nó hình thành --

nếu bằng cách nào đó ta có thể kết dính
hàng triệu hạt này với nhau

để tạo ra bức tượng.

Bây giờ, cũng kì lạ như vậy,

đó gần như chính là vấn đề tôi làm
trong phòng thí nghiệm của tôi.

Không phải làm từ đá,

mà là từ vật liệu nano.

Chúng nhỏ một cách đáng kinh ngạc,
những vật thể nhỏ quyến rũ.

Chúng nhỏ đến nỗi nếu cái điều khiển này
là một hạt nano, thì

một sợi tóc sẽ to bằng cả căn phòng này.

Và chúng là trung tâm của lĩnh vực
ta gọi là công nghệ nano,

cái mà chắc chắn chúng ta đã nghe đến,

và ai cũng đều nghe về cái cách
mà nó sẽ thay đổi mọi thứ.

Trong thời gian tôi học cao học,

làm việc với công nghệ nano là
khoảng thời gian thú vị nhất.

Những bước đột phá khoa học luôn xảy ra.

Các cuộc hội nghị sôi nổi,

có hàng tấn tiền từ các cơ quan tài trợ.

Và lý do là

khi các vật thể trở nên rất nhỏ,

chúng bị chi phối từ các hiện tượng vật lý
chi phối các vật thể bình thường,

như cái chúng tôi nghiên cứu.

Chúng tôi gọi đó là cơ học lượng tử.

Và nó là việc bạn có thể điều chỉnh
chính xác hoạt động của chúng

chỉ bằng những thay đổi dường như rất nhỏ,

như thêm vào hay bớt đi một số nguyên tử

hoặc uốn cong chất liệu.

Nó như là bộ công cụ tối ưu này.

Bạn cảm thấy có sức mạnh; thấy như
mình có thể làm bất kì điều gì

Và chúng tôi đang làm thế

Chúng tôi nghĩa là
cả thế hệ sinh viên thời tôi

Chúng tôi đang cố gắng chế tạo
những siêu máy tính bằng vật liệu nano

Chúng tôi đang xây dựng các chấm lượng tử

để một ngày có thể đi vào trong cơ thể bạn
để tìm và chữa bệnh

Thậm chí có những nhóm đang cố gắng
làm thang máy lên vũ trụ

bằng các ống nano carbon.

Các bạn có thể tìm
những thông tin đó, thật đó.

Dù sao, chúng tôi tưởng nó sẽ ảnh hưởng

tất cả các nghành khoa học và kỹ thuật,
từ tin học đến y học.

Và tôi phải công nhận,

Tôi đã uống hết Kool-Aid.

Ý tôi là, tới nhũng giọt cuối cùng.

Nhưng đó là 15 năm trước.

và --

các công trình khoa học tuyệt vời
đã xuất hiện, rất quan trọng.

Cho rất nhiều bài học.

Chúng tôi đã không thể áp dụng
thứ khoa học đó vào những công nghệ mới --

để có thể tác động đến tất cả mọi người.

Và lý do là, những vật liệu nano này

giống như một con dao 2 lưỡi vậy.

Cũng là điều làm cho chúng thật thú vị--

kích cỡ nhỏ --

cũng khiến chúng
khó có thể làm việc cùng được.

Đúng nghĩa đen là cố tạc một bức tượng
từ một đống bụi.

Và chúng tôi không có dụng cụ đủ nhỏ
để làm việc với chúng.

Nhưng nếu có thì cũng không quan trọng,

vì ta không thể lần lượt
gắn hàng triệu hạt vào nhau

để tạo ra 1 công nghệ.

Vì lẽ đó nên,

mọi lời hứa and mọi sự háo hức

đều chỉ còn lại là:
lời hứa và sự háo hức.

Ta không có bất cứ robot
chữa bệnh siêu nhỏ nào

không có thang máy nào lên vũ trụ

và thứ mà tôi quan tâm nhất,
không có kiểu máy tính nào mới cả.

Điều cuối cùng đó,
đó là một thứ rất quan trọng.

Chúng ta vừa hy vọng rằng

tốc độ phát triển của tin học
sẽ phát triển không ngừng.

Ta đã xây dựng cả
một nền kinh tế dựa trên ý tưởng này

Và tốc độ này tồn tại là

bởi khả năng thêm nhiều công cụ

vào trong con chip máy tính.

Và những công cụ đó trở nên nhỏ hơn,

nhanh hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn

và rẻ hơn.

Và chính sự hội tụ đó
tạo cho ta tốc độ tuyệt vời này.

Lấy ví dụ như:

nếu tôi có một máy tính to bằng căn phòng
mà đã đưa ba người lên mặt trăng và trở về

và bằng cách nào đó nén nó lại --

nén lại chiếc máy tính
tuyệt nhất thời đại đó

để chỉ còn bằng kích cỡ
smartphone của bạn --

chiếc smartphone thật

thứ mà bạn tiêu 300 đô
và vứt đi sau 2 năm,

sẽ thổi bay cái máy tính này.

Bạn sẽ không bị ấn tượng.

Nó không thể làm thứ gì như
smartphone của bạn.

Nó sẽ chậm,

bạn không thể lưu trữ thứ gì,

bạn có thể xem được hai phút đầu

của một tập phim "Walking Dead"
nếu may mắn

(Cười)

Vấn đề là quá trình -- nó không từ từ.

Quá trình sẽ liên tục.

Nó sẽ nhân dần lên.

Nó sẽ tự phức tạp sau mỗi năm,

đến lúc mà khi bạn so sánh công nghệ

của một thế hệ và hậu thân của nó,

chúng sẽ khác nhau hoàn toàn.

Và chúng ta có trách nhiệm
duy trì quá trình này.

Ta muốn nói điều tương tự
sau 10, 20, 20 năm rằng:

hãy nhìn thứ ta đã làm được
trong 30 năm qua.

Nhưng ta biết quá trình này
có thể không tồn tại mãi.

Thực tế, nó dường như đang đi xuống.

Giống như "chầu rượu cuối", phải không ?

Nếu bạn để ý,

qua những số đo về tốc độ và hiệu suất,

quá trình này đã từ từ tạm dừng lại.

Vậy nếu ta muốn bữa tiệc tiếp tục,

ta cần phải làm những điều
mà ta có thể,

và đó là đổi mới.

Vậy vai trò và nhiệm vụ của nhóm tôi

là đổi mới bằng việc
sử dụng ống nano carbon,

vì chúng tôi nghĩ chúng sẽ
mở ra một lối đi để tiếp tục tốc độ này.

Chúng giống hệt như tên gọi.

Đó là những ống rỗng siêu nhỏ
từ nguyên tử carbon.

và kích cỡ nano của chúng, cỡ nhỏ đó.

sẽ giúp nâng cao
những tính chất điện tử nổi bật.

Và khoa học nói rằng nếu ta
có thể sử dụng chúng trong tin học,

ta có thể thấy được
sự cải thiện hiệu suất gấp 10 lần.

Giống như nhảy cóc vài thế hệ kỹ thuật
chỉ qua một bước.

Vậy đó.

Ta có vấn đề rất quan trọng này

và ta đưa ra cơ bản
là một giải pháp hợp lý.

Khoa học đang hét vào ta và nói,

" Đây là điều bạn nên làm
để giải quyết vấn đề."

Vậy, được thôi, hãy bắt đầu,

hãy làm nào.

Nhưng bạn lại vừa chạy vào
lưỡi phải của con dao đó.

"giải pháp hợp lý" này bao gồm
một vật liệu ta không thể làm việc cùng.

Tôi đã phải sắp xếp hàng tỉ thứ đó
để làm một con chip máy tính duy nhất.

Vẫn là câu đố đó,
vẫn là vấn đề nan giải đó.

Tới lúc này, ta nói, "Hãy dừng lại.

Hãy đừng đi vào con đường cũ đó.

Hãy tìm hiểu xem điều gì còn thiếu.

Ta đang không đối diện với thứ gì?

Điều gì nhẽ ra đã cần được làm?"

Giống như phim "Bố Già", phải không ?

Khi Fredo phản bội em trai Michael,

ta đều biết việc gì cần phải làm.

Fredo phải biến mất.

(Cười)

Nhưng Michael -- anh ta bỏ qua.

Rồi, tôi hiểu.

Mẹ của họ vẫn còn sống,
điều đó sẽ làm bà ấy bực.

Ta vừa nói,

"Fredo trong vấn đề của ta là gì ?"

Ta đang không đối diện với điều gì?

Điều gì ta đã không làm,

nhưng cần làm xong để
thành công?

Và câu trả lời là bức tượng
phải tự xây bản thân nó.

Chúng ta cần tìm một cách,

để trói buộc, thuyết phục hàng tỉ các hạt

tự tập hợp lại thành công nghệ.

Ta không thể làm hộ chúng,
chúng phải tự làm

Và đó là cách khó,
và không hề tầm thường,

nhưng trong trường hợp này,
đó là cách duy nhất.

Giờ, hoá ra thì,
đây không phải là một vấn đề xa lạ.

Ta chỉ không tạo ra
thứ gì theo cách này.

Mọi người không xây dựng
bất cứ thứ gì theo cách này.

Nhưng nếu bạn nhìn quanh --
sẽ thấy ví dụ ở mọi nơi --

Mẹ thiên nhiên xây dựng
mọi thứ theo cách này.

Mọi thứ đều được xây dựng từ dưới lên.

Bạn có thể ra biển,

bạn sẽ tìm thấy những
sinh vật đơn giản dùng proterin --

còn là các nguyên tử --

để dùng những hạt cát đơn thuần,

chỉ lấy từ đại dương

và xây nên những kiến trúc phi thường
với vô vàn đa dạng.

Và Tự Nhiên không thô sơ, vụng về
như chúng ta.

Cô ấy thanh lịch và thông minh,

xây với những gì có sẵn, từng phân tử một,

tạo nên các kết cấu phức tạp

và sự đa dạng mà ta không thể với tới.

Và cô ấy đã ở mức nano.

Cô ấy đã tồn tại hàng trăm triệu năm.

Chúng ta là những kẻ đến muộn.

Nên ta quyết định rằng sẽ dùng
những công cụ giống như thiên nhiên dùng,

và đó là hoá học.

Hoá học là công cụ còn thiếu.

Và hoá học có tác dụng
trong trường hợp này

vì những vật kích thước nano có
cùng cỡ với những phân tử,

nên ta có thể dùng hoá học
để dẫn chúng đi xung quanh,

giống như một công cụ.

Đó chính là thứ được
làm trong phòng lab.

Chúng tôi phát triển hoá học
mà đi vào đống bụi,

vào trong đống hạt nano,

và lấy ra chính xác
những gì chúng tôi cần.

Sau đó chúng tôi dùng hoá học để sắp xếp,
theo nghĩa đen, hàng tỉ hạt

thành khuôn mẫu
chúng tôi dùng để làm mạch điện.

Và vì có thể làm thế,

Chúng tôi tạo mạch
nhanh hơn rất nhiều lần

so với những gì mọi người
có thể làm với vật liệu nano ngày trước.

Hoá học là công cụ còn thiếu,

và mỗi ngày công cụ của chúng tôi
càng sắc bén và chính xác hơn.

Và cuối cùng--

và chúng tôi hy vọng
chỉ trong một vài năm nữa --

chúng tôi có thể đáp ứng
một trong những lời hứa ban đầu

Giờ, tin học chỉ là một ví dụ.

Đó là cái mà tôi quan tâm,
và nhóm của tôi đầu tư vào,

nhưng còn những thứ khác
trong năng lượng tái sinh, trong y học,

trong vật liệu kết cấu,

lĩnh vực mà khoa học sẽ nói bạn
đi theo hướng nano.

Để có lợi ích lớn nhất.

Nhưng nếu định làm điều đó,

các nhà khoa học hôm nay và ngày mai
sẽ cần những công cụ mới --

công cụ giống như cái tôi vừa miêu tả.

Và họ sẽ cần hoá học.
Đó là chìa khóa.

Vẻ đẹp của khoa học là
khi bạn phát triển những công cụ mới này,

chúng sẽ ở ngoài kia.

Ở ngoài kia mãi mãi,

và ai ở đâu cũng có thể
tiếp cận và sử dụng chúng,

và giúp đáp ứng
những lời hứa của công nghệ nano

Cảm ơn vì đã lắng nghe.
Tôi rất cảm kích.

(Vỗ Tay)