สมาคมนิสิตเก่าจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย ในเครือสมาคมนิสิตเก่าจุฬาฯ ในพระบรมราชูปถัมภ์

นาโนเทคโนโลยี: ความเป็นมาและทิศทางในอนาคต

ตอนที่ 3 (ตอนจบ)

ดร. กานต์ สระเสนีย์

นอกจากนี้จะเห็นได้ว่า ความรู้ทางด้านนาโนเทคโนโลยีในปัจจุบันก็ยังแบ่งออกไปได้อีกหลากหลายสาขา อาทิ Bionanotechnology, Computational Nanotechnology หรือ Nanorobotics เป็นต้น สำหรับในประเทศไทย ความนิยมและการตื่นตัวเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยีก็จัดได้ว่าอยู่ในระดับสูง สังเกตได้จากการที่รัฐบาลให้ความสำคัญต่อวิชาการแขนงนี้มากพอสมควร โดยการจัดตั้งศูนย์วิจัยเฉพาะทางนาโนเทคโนโลยี หรือรู้จักกันในนามว่า Nanotecในกำกับของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หรืออย่างที่จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยเอง ก็มีการรวมตัวกันของนักวิทยาศาสตร์ นักวิชาการ และนักวิจัยเพื่อทำงานร่วมกันทางด้านนาโนเทคโนโลยีเช่นกัน เป็นศูนย์นวัตกรรมนาโนเทคโนโลยี โดยหน่วยงานที่สำคัญหน่วยงานหนึ่งของการจัดการงานวิจัยที่จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยก็ คือภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ สำหรับหน่วยงานอื่น ๆ ในประเทศไทยที่มีการเคลื่อนไหวทางด้านนาโนเทคโนโลยีก็ยังมีอีก เช่นที่ มหาวิทยาลัยมหิดล และสถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย เป็นต้น

สำหรับในต่างประเทศ งานวิจัยเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยีก็มีให้เห็นอย่างเป็นรูปเป็นร่าง เป็นชิ้นเป็นอันมากมาย งานวิจัยหลายชิ้นบ่งชี้ให้เห็นว่า การสร้าง "เครื่องจักร เครื่องมือ" ขนาดจิ๋ว อย่างที่ Feynman เกริ่นไว้เมื่อกว่า 40 ปีมาแล้วมีความเป็นไปได้สูง งานวิจัยต่าง ๆ เหล่านี้ยังแสดงให้เห็นอีกว่า "เครื่องจักร เครื่องมือ" ขนาดจิ๋วที่ได้รับการออกแบบและสังเคราะห์ขึ้นมานั้น ไม่ว่าจะเป็นการรวมตัวกันของสารประกอบอินทรีย์ หรือการเรียงจับตัวกันของอะตอมคาร์บอนเกิดเป็น carbon nanotube (รูปที่ 3) ซึ่งถือว่าเป็นอัญรูปใหม่อีกรูปหนึ่งของธาตุคาร์บอน นอกเหนือไปจากคาร์บอนในอัญรูปอื่น ๆ เช่น ถ่าน แกรไฟต์ เพชร และ fullerenes เป็นต้น มีสมบัติที่ต่างไปจากเครื่องมือ หรือระบบในระดับมหภาค ไม่ว่าจะเป็นสมบัติการนำไฟฟ้า สมบัติทางแสง ฯลฯ นั่นก็คือบรรดาอนุภาคนาโนทั้งหลาย จะมีสมบัติที่ต่างไปจากสมบัติของอนุภาคชนิดเดียวกันเมื่อพิจารณาจากระดับมหภาค

รูปที่ 3: ท่อคาร์บอนนาโน (carbon nanotube) ที่มีสมบัติต่างไปจากคาร์บอนในระดับมหภาค

สมบัติที่ต่างไปนี้เอง ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถออกแบบคิดค้นการประยุกต์ใช้งานของอนุภาคนาโน หรือ "เครื่องจักร เครื่องมือ" ขนาดจิ๋วนี้ให้เกิดประโยชน์อื่น ๆ ที่ระบบมหภาคไม่มีได้อย่างมากมาย ทั้งนี้สมบัติที่ต่างไปนี้ ส่วนหนึ่งสามารถอธิบายได้จากขนาดของระบบนาโนนั่นเอง อย่างที่ Feynman ได้เคยกล่าวไว้ว่า ในระดับมหภาค แรงกระทำต่าง ๆ ต่อวัตถุก็จะมีความสำคัญต่างกันไป จากแรงกระทำในระดับนาโน อย่างเช่น แรงโน้มถ่วงมีความสำคัญกับระบบมหาภาคมาก แต่สำหรับระบบนาโนนั้น แรงตึงผิว แรงกระทำระหว่างโมเลกุลหรืออะตอมจะมีความสำคัญมากกว่า

นอกจากนี้ การจัดเรียงตัวอย่่างเป็นระเบียบแบบแผนตามที่ได้รับการออกแบบมาของอะตอม หรือโมเลกุลนั้น ก็ทำให้อนุภาคนาโนมีสมบัติต่างออกไป และสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับงานระดับจิ๋วต่าง ๆ ได้ อย่างในปัจจุบัน งานวิจัยบางชิ้นก็ได้แสดงให้เห็นถึงการออกแบบ สังเคราะห์ และการประยุกต์ใช้งานในห้องปฏิบัติการของ เฟืองนาโน (nanogear) ที่ทำมาจาก carbon nanotube (รูปที่ 4) หรือ มอเตอร์นาโนที่สร้างมาจากการจับรวมตัวกันของกรดนิวคลีอิก (รูปที่ 5) การออกแบบและสังเคราะห์ "เครื่องจักร เครื่องมือ" ขนาดจิ๋วนี้ ยิ่งไปกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์ก็ยังได้แนวคิดมาจาก เครื่องจักรนาโนที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติด้วยเช่นกัน อย่างเช่น DNA RNA โปรตีนหรือเอนไซม์ต่าง ๆ เป็นต้น

รูปที่ 4: แบบจำลองโครงสร้างของเฟืองนาโน (nanogears) ที่มีขนาดความกว้างไม่กี่อะตอมเท่านั้น

รูปที่ 5: มอเตอร์นาโน (nanomotor) ที่เกิดจากการจับรวมตัวกันของโมเลกุล RNA 6 โมเลกุลด้วยกัน (แสดงโดยสีต่าง ๆ) และทำหน้าที่กักเก็บ DNA ในเซลแบคทีเรีย

อย่างไรก็ตาม แม้ว่างานวิจัยทางด้านนาโนเทคโนโลยีในปัจจุบันได้รับการสนับสนุนและศึกษาค้นคว้ามากขึ้น รวมถึงแนวโน้มที่จะนำผลงานต่าง ๆ เหล่านี้ไปใช้ให้เกิดประโยชน์ได้ในอนาคต หากยังมีนักวิชาการและผู้คนบางส่วนยังเคลือบแคลงสงสัยกันอยู่ว่า การที่จะนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้ประโยชน์ได้อย่างเป็นจริงเป็นจัง ในชีวิตประจำวันของคนทั่ว ๆ ไป ไม่ใช่แค่ในห้องทดลองปฏิบัติการนั้น รวมถึงการคิดค้นสร้าง จัดสรรค์เครื่องไม้เครื่องมือต่าง ๆ ที่จะมารองรับการผลิตผลิตภัณฑ์นาโนในระดับการค้าได้อย่างกว้างขวาง อย่างเป็นที่น่าเชื่อถืออาจจะต้องใช้เวลาอีกยาวนานทีเดียว แต่เรื่องความรู้วิทยาการล้ำสมัยแบบนี้ คงต้องให้เวลาเป็นเครื่องพิสูจน์กระมังครับ

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

กลับไป ตอนที่ 2

หมายเหตุ : ลิขสิทธิ์ตามกฎหมายของบทความนี้ เป็นของผู้เขียนบทความแต่เพียงผู้เดียว ท่านผู้อ่านที่สนใจจะนำบทความนี้ ไปเผยแพร่ สามารถติดต่อได้ที่ info@cualumni.us