09/10/2026 · VietTechies · Biên tập
Đầu những năm 1970, nhà hóa học M. Stanley Whittingham đã trình bày ngắn gọn về nguyên lý xen ion hóa học trước Hội đồng Quản trị tập đoàn Exxon tại New York. Sinh ngày 22 tháng 12 năm 1941 tại Nottingham, Anh, Whittingham đã dành trọn thập kỷ trước đó để nghiên cứu cách các ion kiềm di chuyển qua mạng tinh thể rắn. Ông giải thích với các lãnh đạo doanh nghiệp rằng việc đưa các ion vào cấu trúc vật liệu dạng lớp có thể giúp lưu trữ năng lượng theo cơ chế thuận nghịch. Chỉ trong vòng một tuần sau buổi thuyết trình, ban lãnh đạo Exxon đã phê duyệt một dự án kỹ thuật quy mô lớn nhằm biến ý tưởng của ông thành một sản phẩm pin hoạt động thực tế.
Hành trình từ Stamford, Oxford đến Stanford
Con đường học thuật của Whittingham bắt đầu tại Trường Stamford từ năm 1960, trước khi ông gia nhập New College thuộc Đại học Oxford để theo học ngành hóa học. Nhờ sự hỗ trợ từ Văn phòng Nghiên cứu Khoa học Không quân Hoa Kỳ, bài nghiên cứu thời sinh viên của ông đã khảo sát sự tái hợp nguyên tử oxy trên các hợp chất vonfram oxide bronze, dẫn đến công trình xuất bản đầu tiên của ông trên tạp chí Transactions of the Faraday Society vào năm 1965. Với học bổng từ Hội đồng Khí đốt (Gas Council), đề tài tiến sĩ (D.Phil.) của ông đã hé lộ rằng độ linh động ion nhanh của các ion kiềm đóng vai trò quyết định đối với con đường khử của vonfram bronze. Đến năm 1968, Whittingham chuyển sang Đại học Stanford để hợp tác với Robert Huggins nghiên cứu về sự vận chuyển ion nhanh trong vật liệu beta-alumina, mang về cho ông Giải thưởng Tác giả Trẻ của Hội Điện hóa (Electrochemical Society).
Bước đột phá xen ion tại Exxon
Năm 1972, Whittingham gia nhập Phòng Nghiên cứu Tập đoàn Exxon trong khuôn khổ một sáng kiến tìm kiếm các nguồn năng lượng ngoài dầu mỏ. Hợp tác cùng các nhà khoa học nòng cốt là Fred Gamble và Arthur Thompson, ông đã chứng minh rằng phản ứng xen ion hóa học cho phép các ion lithium đi vào và ra khỏi cấu trúc vật liệu chủ một cách thuận nghịch mà không phá hủy khung tinh thể. Cơ chế này chính là nền tảng kỹ thuật cho dự án pin của Exxon. Sau buổi trình bày trước hội đồng quản trị, Exxon đã cấp vốn cho một nỗ lực phát triển toàn diện. Whittingham đã nộp các bằng sáng chế quan trọng cho công nghệ này vào năm 1973, và nhóm nghiên cứu đã công bố các kết quả nền tảng về pin lithium sạc lại trên tạp chí Science vào năm 1976.
Thể chế hóa ngành điện hóa học thể rắn
Để thúc đẩy lĩnh vực điện hóa học thể rắn đang mở rộng, Whittingham đã đồng sáng lập tạp chí Solid State Ionics vào năm 1980, do nhà xuất bản North-Holland ấn hành bằng tiếng Anh, tiếng Pháp và tiếng Đức. Ông đã đảm nhiệm vị trí Tổng biên tập trong suốt 20 năm. Trong thời gian làm việc tại Exxon, Whittingham chuyển từ vị trí nhà nghiên cứu phòng thí nghiệm lên Trưởng nhóm và sau đó là Giám đốc Phòng thí nghiệm Khoa học Xúc tác và Thể rắn. Sau đó, ông quản lý Bộ phận Công nghệ Kỹ thuật Hóa học trong giai đoạn tập đoàn đẩy mạnh nghiên cứu nhiên liệu tổng hợp như dầu đá phiến và khí hóa than, trước khi có thời gian ngắn làm giám đốc nghiên cứu khoa học đá tại Schlumberger.
Lãnh đạo học thuật tại Binghamton
Năm 1988, Whittingham gia nhập đội ngũ giảng dạy tại Đại học Binghamton (thuộc Đại học Bang New York) để xây dựng các chương trình khoa học vật liệu liên ngành. Ông đảm nhiệm vị trí Giám đốc sáng lập Viện Nghiên cứu Vật liệu cho đến năm 2018, lãnh đạo chương trình cao học Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu trong hơn một thập kỷ, đồng thời giữ chức Phó Hiệu trưởng phụ trách Nghiên cứu. Các nghiên cứu của ông liên tục nhận được nguồn vốn tài trợ từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), dẫn đến việc ông làm Giám đốc một Trung tâm Nghiên cứu Tiên phong Năng lượng được chuyển về Binghamton vào năm 2014. Whittingham cũng tham gia liên minh Battery500 do DOE tài trợ, với mục tiêu phát triển pin mật độ năng lượng cao đạt 500 watt-giờ trên mỗi kilôgam.
Theo Ủy ban Giải Nobel, các nghiên cứu ban đầu của Whittingham về phản ứng xen ion hóa học đã đặt nền móng vật lý cho công nghệ lưu trữ năng lượng sạc lại hiện đại. Sự kết hợp sớm giữa hóa học thể rắn và các ứng dụng năng lượng đã giúp ông cùng nhận Giải Nobel Hóa học năm 2019 với John Goodenough và Akira Yoshino, định hình nền tảng cho nguồn điện di động và phương tiện giao thông chạy điện ngày nay dựa trên các nguyên lý thể rắn cơ bản.
Ảnh đầu bài: minh họa do AI tạo, không phải ảnh tư liệu.
Nguồn: Nobel Prize
M. Stanley Whittingham