GIẢI NOBEL NĂM 2025 TRONG LĨNH VỰC VẬT LÝ, HÓA HỌC VÀ Y SINH

1. Vật lý:

Công trình đoạt giải: Discovery of macroscopic quantum mechanical tunnelling and energy quantisation in an electric circuit (Khám phá về hiệu ứng đường hầm lượng tử vĩ mô và lượng tử hóa năng lượng trong mạch điện)
Tóm tắt công trình: Công trình nghiên cứu đoạt giải Nobel Vật lý của John Clarke, Michel H. Devoret và John M. Martinis đã giải quyết một câu hỏi trọng yếu trong vật lý bằng cách chứng minh thành công sự biểu hiện của các hiệu ứng cơ học lượng tử trên một hệ thống có quy mô vĩ mô, vượt qua giới hạn thông thường mà tại đó các hiệu ứng này thường trở nên không đáng kể. Cụ thể, các nhà khoa học đã thực hiện thí nghiệm trên một mạch điện tử sử dụng chất siêu dẫn với cấu trúc tiếp xúc Josephson, trong đó các hạt mang điện hoạt động như một hạt vĩ mô duy nhất, lấp đầy toàn bộ mạch. Hệ thống này đã biểu hiện rõ rệt hai đặc tính lượng tử cốt lõi: khả năng xuyên hầm lượng tử, được thể hiện thông qua việc hệ thống thoát khỏi trạng thái điện áp bằng không; và sự lượng tử hóa, được chứng minh khi hệ thống chỉ hấp thụ hoặc phát ra những lượng năng lượng cụ thể, rời rạc theo đúng tiên đoán của cơ học lượng tử. Thành tựu này không chỉ củng cố nguyên lý cơ học lượng tử mà còn cung cấp nền tảng vững chắc, mở ra con đường phát triển cho công nghệ lượng tử thế hệ tiếp theo, bao gồm mật mã lượng tử, máy tính lượng tử và cảm biến lượng tử.

2. Hóa học

Công trình đoạt giải: Development of metal–organic frameworks (Phát triển vật liệu khung kim loại-hữu cơ).
Tóm tắt công trình: Công trình đột phá, được vinh danh bằng Giải Nobel Hóa học năm 2025 cho Susumu Kitagawa, Richard Robson và Omar Yaghi, đã kiến tạo một lĩnh vực mới trong hóa học vật liệu thông qua việc phát triển khung kim loại-hữu cơ (Metal-Organic Frameworks - MOFs), các cấu trúc phân tử có độ xốp cao chứa các khoang rỗng lớn, cho phép các hóa chất lưu thông. Cơ chế kiến trúc của MOFs dựa trên việc sử dụng các ion kim loại làm khối nền góc, được nối kết chặt chẽ bằng các phân tử hữu cơ dài, tạo thành một mạng lưới tinh thể có trật tự cao, chứa vô số khoang trống bên trong. Robson là người tiên phong vào năm 1989 với ý tưởng kết hợp ion đồng tích điện dương với các phân tử hữu cơ có bốn nhánh để tạo ra một cấu trúc tinh thể rỗng, nhưng sản phẩm ban đầu lại dễ sụp đổ. Sau đó, Kitagawa và Yaghi đã củng cố nền tảng phương pháp xây dựng này: Kitagawa chứng minh khí có thể dễ dàng lưu thông vào và ra khỏi cấu trúc, đồng thời dự đoán khả năng linh hoạt của MOFs; trong khi Yaghi tạo ra các MOFs có độ bền vượt trội và chứng minh chúng có thể được tùy chỉnh một cách hợp lý để đạt được các chức năng mong muốn. Khả năng thay đổi linh hoạt cấu trúc cho phép các nhà hóa học thiết kế MOFs để thực hiện các chức năng chuyên biệt, từ thu hồi nước từ không khí sa mạc, hấp thụ carbon dioxide, tách PFAS khỏi nước, cho đến xúc tác phản ứng hóa học, mở ra tiềm năng to lớn trong việc giải quyết các thách thức toàn cầu.

2. Y sinh

Công trình đoạt giải: Discoveries concerning peripheral immune tolerance (Khám phá về sự dung nạp miễn dịch ngoại vi)
Tóm tắt công trình: Công trình đột phá của Mary E. Brunkow, Frederick J. Ramsdell (Fred Ramsdell) và Shimon Sakaguchi, được trao giải Nobel Y Sinh năm 2025, đã làm sáng tỏ cơ chế điều hòa cần thiết của hệ miễn dịch, đặc biệt là dung nạp miễn dịch ngoại vi (peripheral immune tolerance), nhằm ngăn chặn hệ miễn dịch tấn công các mô và cơ quan tự thân. Trong khi cơ chế dung nạp trung tâm (central tolerance) loại bỏ các tế bào miễn dịch tiềm năng gây hại trong tuyến ức, Sakaguchi đã đi ngược lại quan điểm thống trị này vào năm 1995 bằng cách phát hiện một lớp tế bào miễn dịch chưa từng được biết đến, có vai trò bảo vệ cơ thể khỏi bệnh tự miễn. Đến năm 2001, Brunkow và Ramsdell đã xác định được nguyên nhân gây bệnh tự miễn nghiêm trọng ở một dòng chuột là do đột biến gen Foxp3, đồng thời chứng minh đột biến tương đương ở người gây ra hội chứng IPEX. Sau đó, Sakaguchi đã liên kết các phát hiện này, chứng minh rằng gen Foxp3 chính là yếu tố chi phối sự phát triển của các tế bào mà ông đã khám phá, nay được gọi là tế bào T điều hòa (regulatory T cells). Các tế bào T điều hòa này đóng vai trò như lực lượng an ninh, giám sát các tế bào miễn dịch khác và đảm bảo hệ miễn dịch duy trì sự dung nạp đối với mô tự thân. Những khám phá nền tảng này đã khởi xướng lĩnh vực dung nạp ngoại vi, mở đường cho việc phát triển các liệu pháp điều trị quan trọng cho bệnh ung thư, bệnh tự miễn và cải thiện sự thành công của ghép tạng.