Ngày 28/4/2016 tại Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 18 Hoàng Quốc Việt, NCS Nguyễn Thị Hiền (giảng viên Khoa Vật lý và Công nghệ - Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên) đã bảo vệ thành công luận án Tiến sĩ, chuyên ngành Vật liệu điện tử, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Vũ Đình Lãm và PGS.TS Lê Văn Hồng. Tên đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số cấu trúc lên dải tần làm việc của vật liệu Meta có chiết suất âm”.

Những tiến bộ gần đây trong lĩnh vực chế tạo vật liệu micro và nano cho phép con người có thể tạo ra những vật liệu nhân tạo vượt ra ngoài giới hạn thông thường của vật liệu truyền thống, can thiệp sâu vào thành phần của vật liệu, tạo ra các bảng tuần hoàn hóa học “đa chiều” và những vật liệu phức hợp mới. Một trong những động lực quan trọng khác để nghiên cứu các vật liệu nhân tạo, đó là triển vọng sáng tạo ra các tính chất vĩ mô mới lạ bằng cách sắp xếp và quy luật hóa trật tự, hình dạng và kích thước của các vi cấu trúc tạo nên vật liệu. Trong lĩnh vực quang tử điều này đã trở thành hiện thực với sự ra đời của vật liệu Meta biến hóa (Metamaterials - Meta). Hiện nay có nhiều hướng nghiên cứu khác nhau về vật liệu Meta. Một trong các hướng nghiên cứu về vật liệu Meta có được sự tập trung đông đảo các nhà khoa học, sự đầu tư rất lớn về kinh phí và số lượng các công trình công bố đó là hướng nghiên về vật liệu Meta chiết suất âm (negative refractive metamaterial). Dựa trên ý tưởng ban đầu của Veselago, vật liệu chiết suất âm là sự kết hợp hoàn hảo của hai thành phần điện và từ, tạo nên vật liệu đồng thời có độ từ thẩm âm và độ điện thẩm âm (μ < 0, ε < 0) trên cùng một dải tần số. Nhờ vào các tính chất kỳ diệu, vật liệu Meta có chiết suất âm hứa hẹn rất nhiều tiềm năng ứng dụng như: siêu thấu kính, antenna, sensơ, một trong những thành phần chế tạo “áo khoác tàng hình”…

Qua các kết quả nghiên cứu luận án đã đóng góp được những kết quả nghiên cứu mới, có thể tóm lược trong một số kết luận sau đây:

1. Đã xây dựng được qui trình công nghệ chế tạo vật liệu biến hóa Meta có cấu trúc khác nhau hoạt động ở vùng tần số GHz: Vật liệu Meta có độ từ thẩm âm (m<0) dựa trên cấu trúc cặp dây bị cắt, cấu trúc dạng đĩa; vật liệu Meta có chiết suất âm (n<0) dựa trên cấu trúc kết hợp, cấu trúc lưới cá và cấu trúc lưới đĩa. Qui trình công nghệ ổn định và có độ lặp lại cao.

2. Bằng phương pháp mô phỏng đã chứng minh được cộng hưởng từ bậc cao có thể tạo ra tính chất chiết suất âm của vật liệu. Đây là kết quả quan trọng giúp cho việc chế tạo vật liệu Meta có chiết suất âm hoạt động ở vùng tần số cao, đặc biệt là vùng tần số quang học.

3. Dựa trên mô hình lai hóa bậc hai, đã thiết kế và chế tạo vật liệu Meta có độ từ thẩm âm và chiết suất âm có dải tần số làm việc rộng. Kết quả thực nghiệm trùng khớp với kết quả tính toán lý thuyết và mô phỏng. Mô hình này không những đúng cho vật liệu Meta hoạt động ở vùng tần số GHz mà còn có thể áp dụng tốt cho vùng tần số THz hoặc cao hơn và có thể mở rộng áp dụng cho vật liệu Meta nhiều lớp.

4. Đã đề xuất và thiết kế vật liệu Meta có độ từ thẩm âm và chiết suất âm phụ thuộc vào nhiệt độ hoạt động ở tần số THz dựa trên vật liệu bán dẫn InSb. Kết quả mô phỏng phù hợp với kết quả thu được từ tính toán. Kết quả này gợi ý tốt cho việc sử dụng vật liệu bán dẫn để điều khiển các tính chất của vật liệu Meta bằng các tác động ngoại vi như nhiệt, điện, quang ở vùng tần số cao.

Qua 04 năm nghiên cứu sinh đã có 14 công trình liên quan đến hướng nghiên cứu vật liệu Meta đăng tải trên các tạp chí Khoa học có uy tín và hội nghị chuyên nghành.

Sau 40 phút báo cáo và hơn 90 phút trả lời các câu hỏi của Hội đồng, NCS Nguyễn Thị Hiền đã trao đổi một cách cởi mở và chân thành về những kết quả trình bày trong Luận án với các thành viên Hội đồng cũng như các nhà khoa học tham dự tại buổi lễ bảo vệ. Nhờ vậy công trình đã hoàn toàn thuyết phục được Hội đồng và nhận được các đánh giá rất tích cực.Hội đồng đã nhất trí cao trong việc trao học vị Tiến sĩ cho NCS Nguyễn Thị Hiền, với kết quả 5/7 phiếu xếp loại xuất sắc.

Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và sinh viên của NCS. Nguyễn Thị Hiền đã đến tham dự buổi bảo vệ luận án của tân Tiến sĩ. Hy vọng trong tương lai, tân Tiến sĩ sẽ tiếp tục phấn đấu, đạt được nhiều thành công hơn nữa trong các công trình nghiên cứu khoa học.

Dưới đây là một số hình ảnh của buổi bảo vệ luận án Tiến sĩ của NCS. Nguyễn Thị Hiền:

TS. Nguyễn Đức Lạng –  Phó Hiệu trưởng Trường ĐH Khoa học tặng hoa cảm ơn cơ sở đào tạo và

hai thầy hướng dẫn PGS. TS Lê Văn Hồng và PGS. TS Vũ Đình Lãm 

Gia đình và bạn bè của NCS. Nguyễn Thị Hiền chụp ảnh lưu niệm trong lễ bảo vệ luận án