e-Industrial Technology Center

                                            

• ความหมายของนาโนเทคโนโลยี: 

       "นาโนเทคโนโลยี" หมายถึง เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ สร้าง การสังเคราะห์วัสดุ อุปกรณ์ เครื่องจักรหรือผลิตภัณฑ์ซึ่งมีขนาดเล็กมากในระดับนาโนเมตร เทียบเท่ากับระดับอนุภาคของโมเลกุลหรืออะตอม รวมถึงการออกแบบหรือการใช้เครื่องมือสร้างวัสดุที่อยู่ในระดับที่เล็กมาก หรือการเรียงอะตอมและโมเลกุลในตำแหน่งที่ต้องการ ได้อย่างแม่นยำ และถูกต้อง ทำให้โครงสร้างของวัสดุหรือสสารมีคุณสมบัติพิเศษ ไม่ว่าทางด้านฟิสิกส์ เคมี หรือชีวภาพ ส่งให้มีผลประโยชน์ต่อผู้ใช้สอย

 

• กว่าจะเป็นนาโนเทคโนโลยีวันนี้: 

        ริชาร์ด ฟายน์แมน นักฟิสิกส์รางวัลโนเบล ได้กล่าวไว้ในปี ค.ศ.1960 ว่า "เมื่อผมพูดถึงเทคโนโลยีจิ๋ว ก็มีบางคนพูดถึงความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีย่อส่วนขึ้นทันที พวกเขาพูดถึงมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีขนาดเท่ากับปลายเล็บนิ้วก้อย และก็เริ่มมีสินค้าออกสู่ท้องตลาดกันบ้างแล้ว นอกจากนั้นยังมีคนพูดถึงว่า เดี๋ยวนี้เราสามารถเขียนคำสวดคัมภีร์ไบเบิ้ลลงบนหัวเข็มหมุดได้ แต่ทว่าเรื่องที่ผมจะพูดถึงนั้นยังห่างไกลมากและเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของเทคโนโลยีที่ผมจะกล่าวถึง ซึ่งเป็นโลกขนาดเล็กที่ซับซ้อนและอยู่ลึกลงไป เมื่อถึงปี ค.ศ.2000 คนในยุคนั้นเมื่อลองย้อนกลับมาดู ก็คงจะนึกสงสัยว่าทำไมเทคโนโลยีที่ทุกคนให้ความสำคัญอย่างจริงจังและมุ่งสู่ทิศทางนี้จึงไม่เริ่มมาก่อนหน้าปี ค.ศ.1960" ในปัจจุบันคำปาฐกถาของ ดร.ฟายน์แมนได้ถูกสลักลงเป็นตัวหนังสือที่มีขนาดราว 400 นาโนเมตร

คำกล่าวของดร.ฟายน์แมน เมื่อ 44 ปีที่แล้วถือเป็นการจุดประกายความสนใจ และปลูกฝังแนวคิดทางด้านนาโนเทคโนโลยีขึ้นเป็นครั้งแรกในตอนนั้น แม้จะมีหลายฝ่ายออกมาวิจารณ์ว่าเป็น "ความฝัน" ที่ไกลเกินไป แต่ทว่าทุกคนก็เริ่มให้ความสำคัญกับเทคโนโลยีการลดขนาดลง โดยจะเห็นได้จากเครื่องจักรกลต่างๆ คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ แต่กลับมีประสิทธิภาพสูงขึ้นและปัจจุบันก็ได้พิสูจน์แล้วว่าการคาดการณ์ของดร.ฟายน์แมนนั้นถูกต้องแม่นยำอย่างน่าอัศจรรย์ เครื่องมือ อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ได้เริ่มมุ่งสู่ทิศทางในระดับนาโนขนานใหญ่ อันที่จริงกระบวนการผลิตในระดับนาโนไม่ใช่ของใหม่ หากแต่เป็นกระบวนการที่มีอยู่ในธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นการสร้างดีเอ็นเอ การแลกเปลี่ยนแร่ธาตุระหว่างเซลล์ การหมุนของซีวมอเตอร์ที่หางของตัวอสุจิ หรือแบคทีเรีย การส่งสัญญาณในเซลล์ประสาท การซ่อมแซมตัวเองของอวัยวะเมื่อเกิดบาดแผล หัวเป็นโครงสร้างที่มีความสลับซับซ้อนในพืชและในสัตว์ เป็นต้น องค์ประกอบของสิ่งเหล่านี้ล้วนมีขนาดในระดับนาโนทั้งสิ้น ส่วนมนุษย์เองก็ได้รู้จักการนำวัตถุมาทำให้มีขนาดเล็กลงตั้งแต่สมัยโบราณนับพันปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตสีต่างๆ จากอนุภาพขนาดนาโนของโลหะต่างๆ เช่น สีฟ้าที่ชาวอียิปต์โบราณใช้ในการตกแต่งหีบศพฟาโรห์ หรือแผ่นกระจกสีโมเสคที่ใช้ทำหน้าต่างของโบสถ์ศาสนาคริสต์ในยุคกลางและยุควิคตอเรีย รวมถึงภาชนะเครื่องแก้วในสมัยกรีก-โรมันที่สามารถเปลี่ยนสีได้ โดยใช้หลักการดูดซับและการกระเจิงแสง เพื่อสะท้อนกับอนุภาคที่มีขนาดเล็ก (ในระดับนาโนเมตร) เช่นอนุภาคนาโนของทองสามารถให้ สีส้ม ม่วง แดง หรือเขียวได้ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคนาโนที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ดี คนในสมัคยโบราณก็ยังไม่สามารถอธิบายในปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นได้ จึงไม่สามารถนำเทคนิคดังกล่าวไปประยุกต์ได้อย่างกว้างขวาง

ศาสตร์ทางด้านนาโนจึงเป็นการผสมผสานของสหวิทยาการ ดังเช่น การอธิบาย และการศึกษาปรากฏการณ์การเปล่งสีของอนุภาคทองนาโนที่ค้นพบตั้งแต่สมัยโบราณ ต้องอาศัยนักเคมีที่เข้าใจในปฏิกิริยาในระดับโมเลกุลที่สัมพันธ์กับขนาด รวมถึงนักฟิสิกส์ที่ศึกษาคุณสมบัติของแสงและสสารที่เปลี่ยนแปลงตามเงื่อนไข ซึ่งถ้าจะนำไปประยุกต์ใช้ ก็จำเป็นต้องอาศัยวิศวกรและนักวัสดุศาสตร์ที่เชี่ยวชาญในการศึกษาดครงสร้างโมเลกุล จนสามารถดัดแปลงโครงสร้างโมเลกุลให้มีคุณสมบัติตามต้องการ รวมทั้งมีเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงในการนำไปประยุกต์ใช้ด้วย

ดังนั้นความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีต่างๆ ในปัจจุบันจึงทำให้นาโนเทคโนโลยีเกิดการพัมนาได้อย่างรวดเร็ว เช่น ความสามารถในการสร้างเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถมอง วัด หรือสร้างวัตถุในระดับนาโนได้อย่างแม่นยำ และยังได้ผนวกกับวิทยาการคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีสารสนเทศ จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูล และศึกษาคุณสมบัติของสสารได้รวดเร็วอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

ทำความรู้จักกับนาโนเทคโนโลยีในธรรมชาติ

เพื่อให้ในการยึดติดกับโมเลกุลของสสารที่เป็นส่วนประกอบของผนังหรือเพดานได้ ถึงแม้ว่าแรงวานเดอวาลส์จะเป็นแรงยึดเหนี่ยวที่อ่อนแอมาก แต่การที่ตีนตุ๊กแกมีเส้นขนสปาตูเล่อยู่หลายล้านเส้นจึงทำให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟ้าขึ้นอย่างมหาศาลจนสามารถทำให้ตีนตุ๊กแกยึดติดกับผนังได้อย่างเหนียวแน่น ด้วยหลักการนี้เองจึงทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นเทคโนโลยีแถบยึดตุ๊กแก (Gecko Tape)

จึงทำให้น้ำที่ตกลงมาบนใบบัวมีพื้นที่สัมผัสน้อยมาก และไม่สามารถซึมผ่านหรือกระจายตัวแผ่ขยายออกในแนวกว้างบนใบบัวได้ ดังนั้นน้ำจึงต้องม้วนตัวเป็นหยดน้ำขนาดเล็กกลิ้งไปรวมกันอยู่ที่บริเวณที่ต่ำที่สุดบนใบบัว นอกจากนี้สิ่งสกปรกทั้งหลายไม่ว่าจะเป็นผงฝุ่น เชื้อแบคทีเรีย และเชื้อรา ก็ไม่สามารถเกาะติดแน่นอยู่กับใบบัวได้เช่นเดียวกัน