Tốt nghiệp đại học, Phương được giữ lại trường tiếp tục học thạc sĩ. Cơ hội để Phương tiếp xúc với nền khoa học quốc tế đến khi cô được sang Đan Mạch để làm đề tài cao học. Phương đã có khoảng thời gian suốt 5 tháng ròng nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của ĐH Roskilde với đề tài đậm tính ứng dụng “Khảo sát độ bền chất nhạy quang trong pin mặt trời DSC”. Tại đây, Phương được mở rộng tầm mắt với những thiết bị tối tân, được làm việc cùng những nhà khoa học nổi tiếng ngay trong phòng thí nghiệm vệ tinh của ông tổ pin mặt trời Gratzel (Thụy Sỹ). Hoàn thành đề tài, Phương lại trở về nước và không nghĩ sẽ có một ngày quay trở lại nơi này.

Thật bất ngờ, Phương lại được Giáo sư Torben Lund khoa Hóa của Trường ĐH Roskilde mời sang hợp tác nghiên cứu cho ra đời loại pin mặt trời sử dụng chất màu nhạy quang dễ chế tạo và giá thành chỉ bằng 1/10 so với pin mặt trời silicon hiện hành. Thấy được niềm đam mê với năng lực của cô gái trẻ, các giáo sư khuyến khích Phương dự tuyển học bổng chương trình tiến sĩ của trường. Không kỳ vọng nhiều nhưng rốt cuộc Phương đã vượt qua hàng trăm ứng viên đến từ các nước để trở thành người duy nhất được cấp học bổng toàn phần.

Không phải chi trả học phí, chi phí nghiên cứu và đi các nước châu Âu để dự hội nghị khoa học, mỗi tháng lại được cấp sinh hoạt phí hơn 2.000 Euro nhưng điều quan trọng với Phương hơn cả là được làm việc trong môi trường có bề dày nghiên cứu. Ngoài những giờ nghiên cứu căng thẳng, cứ rảnh một chút là Phương đi xe lửa từ trường đến Đại sứ quán Việt Nam tại thủ đô Copenhagen mất gần 1 giờ để sinh hoạt Đảng cùng các cô chú tại đây rồi lại bắt xe về ngay trong ngày.

Khi bảo vệ thành công luận án tiến sĩ, Phương được các giáo sư đưa ra những lời mời nghiên cứu sau tiến sĩ và những cơ hội việc làm hấp dẫn ở đất nước Đan Mạch. Ở đây, mọi thứ đều được đảm bảo từ môi trường nghiên cứu, sống đến phúc lợi xã hội, nhà nước Đan Mạch gửi thư mời gọi ở lại để phục vụ cho xã hội của họ với những hậu đãi khá tốt. Một công ty của Úc chuyên đầu tư sản xuất loại pin mà Phương nghiên cứu cũng kêu gọi với khoản lương hấp dẫn. Tất cả những cơ hội mở ra trước mắt nhưng với Phương đó là một bài toán quá khó để lựa chọn: một bên là gia đình và ngôi trường cũ có nhiều tình cảm và một bên là tương lai rộng mở với hệ thống nghiên cứu hiện đại. Cuối cùng, Phương đã chọn về quê và nhận được sự phản đối của nhiều người.

Phương quan niệm, muốn đem những thứ tiếp thu được về lại cho sinh viên trong nước. Hàng tuần, Phương vẫn trao đổi làm việc với các giáo sư nước ngoài và được các thầy gửi hóa chất về hỗ trợ nghiên cứu và giảng dạy sinh viên. Với Phương, một bài toán hóc búa khác lại nảy sinh khi bố mẹ nghỉ hưu, cậu em trai đang đi học nên mọi gánh nặng tài chính đều trông chờ vào nghề giáo của cô. Lương thấp nhưng Phương không thể dạy thỉnh giảng nhiều. Nữ tiến sĩ trẻ tâm sự: “Đi dạy nhiều nơi thu nhập sẽ cải thiện nhưng ngược lại sẽ không có thời gian tập trung cho nghiên cứu”. Vậy là, Phương thường nhận tài liệu của các công ty về dịch sang tiếng Anh để lấy tiền nuôi niềm đam mê nghiên cứu. Nhiều người thân một lần nữa phản đối quyết định ngày trước của Phương. Nhưng, “được truyền đạt những kiến thức hấp thụ cho những sinh viên năng động, mở ra hướng nghiên cứu nguồn năng lượng từ pin mặt trời cho các bạn trẻ đeo đuổi đam mê đã là hạnh phúc, không một đồng tiền nào so sánh được. Và đến lúc này, tôi thấy mình quyết định đúng đắn".

Cứ như thế, hàng ngày nữ tiến sĩ 8X đến giảng đường truyền niềm đam mê cho lớp sinh viên trẻ. Không chỉ "ăn điểm" với sinh viên bởi những bài giảng lôi cuốn, Phương còn được các học trò thích bởi sự nhiệt tình năng động. Đúng phong cách người làm công tác Đoàn, làm hết sức và chơi cũng không thua ai. Sau những giờ học, nghiên cứu trên phòng thí nghiệm, cô trò tự thưởng cho nhau những chuyến dã ngoại "quậy" hết sức.