Sắp trao giải VinFuture: Người tạo ra tia laser phá vỡ các giới hạn và 'cắt ngọt' ung thư

Thùy Linh |

"Tia laser chính là con dao mổ sạch nhất. Tôi muốn cung cấp sức mạnh cho tia laser; nghiên cứu về nó là dự án cả đời".

Đây là phát biểu của Giáo sư, Nhà vật lý, Nhà khoa học tiên phong trong lĩnh vực kỹ thuật điện, quang học phi tuyến và laser người Pháp - Gérard Albert Mourou.

Giáo sư Gérard Mourou đang góp mặt tại VinFuture - sự kiện "trăm tỷ" của ông Phạm Nhật Vượng diễn ra tại Hà Nội từ ngày 18 đến 21/1/2022 - với một vai trò đặc biệt.

PHÁT MINH ĐOẠT GIẢI NOBEL

Sắp trao giải VinFuture: Người tạo ra tia laser phá vỡ các giới hạn và cắt ngọt ung thư - Ảnh 1.

Giáo sư Gérard Mourou đoạt giải Nobel Vật lý năm 2018 với phát minh về xung động quang học siêu ngắn cường độ cao (CPA). Ảnh: École polytechnique – J.Barande

Giáo sư Gérard Mourou sinh ngày 22 tháng 6 năm 1944 tại Albertville, Pháp. Niềm đam mê với laser của ông bắt đầu vào năm 1967 khi ông 23 tuổi, thi đỗ ngành vật lý tại Đại học Grenoble, để sau đó học chuyên sâu về quang học tại Đại học Pierre-et-Marie-Curie ở Paris. 

Tại đây, ông lấy bằng Tiến sĩ khoa học với đề tài ứng dụng laser xung nhuộm (PDL), vào năm 1973.

Năm 1977, ông chuyển đến Hoa Kỳ và trở thành giáo sư tại Đại học Rochester. Vào cuối những năm 1980, Giáo sư Gérard Mourou rời Rochester đến Đại học Michigan. Sau đó, sau 30 năm ở Hoa Kỳ, ông trở lại Pháp vào năm 2005 và trở thành người đứng đầu Phòng thí nghiệm Quang học Ứng dụng, một đơn vị nghiên cứu chung của CNRS và Bách khoa. Ông ở cương vị này cho đến năm 2009.

Cuộc đời gắn liền với quang học và laser của ông thực sự lên tầm cao mới tại Khoa Kỹ thuật điện và máy tính - Đại học Michigan Ann Arbor. Đây là nơi ông thực hiện công trình nghiên cứu được trao giải Nobel Vật lý vào năm 2018 cùng với người học trò, đồng thời cũng là đồng nghiệp - Giáo sư Donna Strickland. 

Cả 2 thầy trò giành được giải Nobel năm 2018 nhờ phát minh ra kỹ thuật quang học CPA - Chirped Pulse Amplification (tạm dịch: Khuếch đại xung chirped), một "phương pháp tạo ra xung động quang học siêu ngắn cường độ cao".

Ngoài Nobel năm 2018, trong suốt cuộc đời khoa học của mình, những công bố của ông đã được tôn vinh bằng nhiều giải thưởng danh giá khác như: Giải R. W. Wood Prize được trao bởi OSA (1995), Giải SPIE Harold E. Edgerton (1997), Giải IEEE LEOS Quantum Electronics (2004), Giải Willis E. Lamb cho Khoa học Laser và Quang học Lượng tử (2005), Giải Charles Hard Townes được trao bởi OSA (2009), Giải Arthur L. Schawlow trong Khoa học Laser được trao bởi Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ (2018)…

PHÁ VỠ GIỚI HẠN VỀ TIA LASER

Về kỹ thuật CPA, nguyên tắc là kéo dài các chùm quang học theo thời gian bằng hệ thống quang học nhằm giảm công suất cực đại, sau đó khuếch đại để tạo thành một xung ánh sáng có cường độ cực cao một phương pháp mà cách khuếch đại thông thường không đạt được. Sau đó, xung được nén lại để tập trung lại năng lượng trong thời gian rất ngắn, và do đó tăng tiếp sức mạnh. 

Kỹ thuật CPA giúp cho công suất laser có thể đạt được cường độ 10 bậc một cách nhanh chóng.

Có thể bạn chưa biết

1 Petawatt (PW) tương đương với 1015 watt; biết rằng chỉ 1PW gấp khoảng 50 lần công suất của lưới điện toàn cầu hiện nay.

Tổng công suất Trái Đất nhận được từ Mặt Trời là khoảng 174PW.

Thật vậy, kỹ thuật CPA đã đẩy lùi các giới hạn của vật lý thực nghiệm bằng cách cải thiện sức mạnh của xung laser siêu ngắn (vài chục femto-giây; 1fs = 10-15 giây) để đạt được mức petawatt (1PW = 1015W). 

Giáo sư Gérard Mourou giải thích rằng con số này tương đương với hàng trăm lần lưới điện trên thế giới. 

Điều đáng ngạc nhiên là tia sáng siêu mạnh đó lại không hề phá hủy vật liệu mà nó đi qua. 

Hiện đây là kỹ thuật hiện đại được ứng dụng trên hầu hết các loại laser công suất cao nhất trên thế giới.

Khi ứng dụng vào thực tiễn, giả dụ với việc phẫu thuật giác mạc, kỹ thuật CPA có thể sử dụng như một lưỡi dao mổ phẫu thuật dễ điều khiển, có thể kiểm soát độ sâu, có diện tích tiếp xúc siêu nhỏ nên có thể chính xác đến từng micron (1 micron bằng 1/1.000mm). 

Hơn nữa, kỹ thuật CPA dường như sẽ không làm tổn hại đến các khu vực khác, và có thể thay thế hoàn toàn một số thao tác bằng tay như tạo đường mổ, tạo đường xé phía trước thủy tinh thể và chẻ nhỏ thủy tinh thể đã bị đục, giúp gia tăng độ an toàn và tốc độ phục hồi của người bệnh.

Cũng chính vì thế, kỹ thuật CPA còn mở ra tiềm năng chữa ung thư bằng liệu pháp quang động với những ưu thế vượt trội so với phương pháp phẫu thuật, hóa trị, xạ trị truyền thống. 

Nguyên tắc của liệu pháp quang động là dưới sự kích thích của tia laser cường độ cao, các chất cảm quang được tiêm cục bộ vào các khối u sẽ hấp thụ ánh sáng chiếu xạ và sinh ra oxy hoạt lực làm teo hoặc tiêu diệt các tế bào ung thư mà không gây áp lực lên các tế bào xung quanh và không ảnh hưởng tới hệ miễn dịch.

Sắp trao giải VinFuture: Người tạo ra tia laser phá vỡ các giới hạn và cắt ngọt ung thư - Ảnh 3.

Phát minh của Giáo sư Gérard Mourou có thể có tác động lớn đến nhiều nghiên cứu khác. Ảnh: École polytechnique – J.Barande

Khám phá này đã góp phần vào sự tiến bộ của khoa học, đặc biệt là vật lý cơ bản, mở đường cho nghiên cứu gia tốc các hạt bằng tia laser, khám phá các lĩnh vực mới của vật lý tương đối đối tính và bản chất vật lý của chân không cũng như ứng dụng laser vào thăm dò vật chất. Trong lĩnh vực y tế, kỹ thuật CPA cũng đã tạo "một con dao sắc và sạch nhất" mang tên laser giúp phẫu thuật cho hàng triệu người bị tật khúc xạ và đục thủy tinh thể.

Được biết, xung động quang học siêu ngắn cường độ cao này vốn được xem là một rào càn của khoa học. Khó khăn trước đây là điện trường laser cao khiến các thiết bị quang học bị phá hỏng, nhưng phát minh này của Giáo sư Gérard Mourou là một ứng dụng vô cùng thiết thực để tạo nên những tia laser siêu mạnh, giúp phẫu thuật nhưng không gây tổn hại khu vực xung quanh. 

Điều này đặc biệt quan trọng trong phẫu thuật giác mạc; dự kiến có thể sẽ có tác động đáng kể đến liệu pháp điều trị ung thư và các nghiên cứu vật lý khác trong tương lai.

TRỌN ĐỜI VỚI LASER, CHỌN NGƯỜI CHO VINFUTURE

Sắp trao giải VinFuture: Người tạo ra tia laser phá vỡ các giới hạn và cắt ngọt ung thư - Ảnh 4.

Giáo sư Gérard Mourou là thành viên trong "Hội đồng giải thưởng khoa học" của Quỹ VinFuture và sẽ sớm tới Việt Nam. Ảnh: vinfutureprize.org

Giáo sư Gérard Mourou cũng là người khởi xướng ba sáng kiến ​​lớn trong lĩnh vực laser: Khởi động dự án XCAN tại École Polytechnique, Dự án về tia laser mạnh nhất trên thế giới Apollon (đạt 10 petawatts) trên cao nguyên Saclay, Pháp và Dự án về phòng thí nghiệm ELI - Extreme Light Infrastructure, nơi sẽ chứa các tia laser mạnh nhất trên thế giới ở Hungary, Romania và Cộng hòa Séc, nhằm phục vụ việc nghiên cứu cấu trúc nội tại của các hạt nhân nguyên tử..

Giáo sư Gérard Mourou cũng là giám đốc của Trung tâm nghiên cứu IZEST với hơn 27 phòng thí nghiệm liên kết trên khắp thế giới với mục tiêu đón đầu tương lai của laser công suất cao.

Chưa dừng lại ở đó, Giáo sư Gérard Mourou từng khẳng định nghiên cứu về laser là dự án cả cuộc đời ông với sự nhiệt tình và đam mê vẹn nguyên và đang tiếp tục ấp ủ một dự án tham vọng: Ứng dụng CPA để xử lý chất thải phóng xạ mức độ cao.

Để làm được điều này, ta cần tiếp tục tăng tốc độ xung laser lên 10.000 lần xuống attosecond, (as) một phần tỷ của một phần tỷ của một giây, để bắn phá các proton thúc đẩy quá trình phân hành và phá vỡ hạt nhân của các nguyên tử phóng xạ khiến chúng trở thành các nguyên tố phóng xạ có tuổi thọ ngắn hơn, ít nguy hiểm hơn, thậm chí thành thứ vô hại có thể cầm trên tay.

Trên giấy tờ, giải pháp này có nhiều hứa hẹn, nhưng vẫn còn ở giai đoạn phòng thí nghiệm. Việc chuyển sang quy mô công nghiệp, một mục tiêu trong môi trường hạt nhân, là một quá trình lâu dài và phức tạp, nơi vẫn còn nhiều điều chưa chắc chắn. Giáo sư Gérard Mourou công nhận "Chúng ta phải phân biệt giữa khung thời gian khi có thể cung cấp bằng chứng khoa học và việc triển khai công nghiệp", đồng thời nói vui rằng "Những ngày sau sẽ tiếp tục là những ngày mải mê nghiên cứu của tôi!"

Sắp trao giải VinFuture: Người tạo ra tia laser phá vỡ các giới hạn và cắt ngọt ung thư - Ảnh 5.

Chân dung các gương mặt tại "Hội đồng giải thưởng khoa học VinFuture". Ảnh: vinfutureprize.org

Một điều ít được biết tới là Giáo sư Gérard Mourou nằm trong danh sách Hội đồng giải thưởng khoa học VinFuture của Quỹ VinFuture. Quỹ này do ông Phạm Nhật Vượng (người sáng lập kiêm Chủ tịch Vingroup – Tập đoàn Công nghệ, Công nghiệp và Thương mại Dịch vụ lớn nhất Việt Nam) và phu nhân là bà Phạm Thu Hương cùng sáng lập, tổ chức và tài trợ.

Cùng với Giáo sư Gérard Mourou, các nhà khoa học kiệt xuất trên thế giới khác cũng sẽ sớm có mặt tại Việt Nam trong khuôn khổ các hoạt động của Tuần lễ Khoa học, nằm trong chuỗi sự kiện lễ trao giải VinFuture lần thứ I, sẽ diễn ra từ ngày 18/01 đến ngày 21/01/2022 tới đây tại Hà Nội.

Xem thêm các bài xoay quanh Giải thưởng VinFuture tại đây.

https://soha.vn/tiet-lo-ve-cha-de-cua-tia-laser-pha-vo-gioi-han-khoa-hoc-va-xu-dep-cac-khoi-ung-thu-20220114154955383.htm

Bạn đọc có thể báo tin, gửi bài viết, clip, ảnh về email khampha@ttvn.vn để nhận nhuận bút cao trong vòng 24h. Đường dây nóng: 0943 113 999

Soha
Trí Thức Trẻ
    Công ty Cổ phần VCCorp

    © Copyright 2010 - 2022 – Công ty Cổ phần VCCorp

    Tầng 17,19,20,21 Toà nhà Center Building - Hapulico Complex,
    Số 1 Nguyễn Huy Tưởng, Thanh Xuân, Hà Nội.
    Email: btv@soha.vn
    Giấy phép số 2411/GP-TTĐT do Sở Thông tin và Truyền thông Hà Nội cấp ngày 31 tháng 07 năm 2015.
    Chịu trách nhiệm nội dung: Ông Nguyễn Thế Tân

    Liên hệ quảng cáo:
    Hotline: 0942.86.11.33
    Email: giaitrixahoi@admicro.vn
    Hỗ trợ & CSKH:
    Tầng 20, tòa nhà Center Building, Hapulico Complex,
    số 1 Nguyễn Huy Tưởng, phường Thanh Xuân Trung, quận Thanh Xuân, Hà Nội.
    Tel: (84 24) 7307 7979
    Fax: (84 24) 7307 7980
    Chính sách bảo mật

    Chat với tư vấn viên