นาโนเทคโนโลย

เทคโนโลยขนาดจว

นาโนเทคโนโลย

เทคโนโลยขนาดจว

นาโนเทคโนโลย

ความหมายของ นาโนเทคโนโลย

"นาโน" เปนภาษากรกโบราณแปลวา "คนแคระ" แตปจจบน นาโนมกใชประกอบในหนวยมาตราวดตางๆ โดยมขนาดเทากบ พนลานสวน (สบยกกาลงลบเกา) เชน 1 นา โนเมตร มปรมาณเทากบ 1 ในพนลานสวนของเมตร ดงนน นาโนเทคโนโลยจงหมายถง เทคโนโลยทมขนาดเลกมาก ในระดบเปนพนลานสวน ซงอยในระดบของอะตอมของสสารตางๆ

ความหมายของ นาโนเทคโนโลย นาโนเทคโนโลย คอ เปนเทคโนโลยทมการรวม ประกอบ ขนจากการจดเรยงตวของอนภาคขนาดเลก เชน อะตอมของสงตางๆ ซงมขนาดเลกมากในระดบ 1 ในพนลานสวนของ 1 เมตร (ระดบ นาโนเมตร) ซงไมสามารถมองเหนดวยตาเปลา หรอจะพดใหเหนภาพมากขน กคอมขนาดเลกกวาความหนาของเสนผม ประมาณ 1,000 เทา

นาโนเทคโนโลยถอกาเนดมาจากแนวความคดทวา วตถในโลกทเหนดวยตาเปลานนประกอบมาจากอะตอมและโมเลกล ดงนนการผลตสงตางๆ ทาในลกษณะสรางสงใหญขนมาจากสงเลก (Bottom-UP Manufacturing) มากกวาพยายามทาสงตางๆ ใหเลกลง (Top-Down Technology)

ป 2502 นกวทยาศาสตร Richard P. Feynman ไดรบเกยรตวาเปนบดาของนาโนเทคโนโลย

และไดรบรางวลโนเบลในป 1965

จดเรมตนของนาโนเทคโนโลย

นาโนเทคโนโลย เกดขนทหองแลปของซรอกซ ทชอวา PARC (Xerox's Palo Alto Research Center) ซงเปนแหลงตนกาเนดของเทคโนโลยทกาวหนาดานตางๆ

Palo Alto Research Center

ป 2532 สถาบนโฟรไซธ (Foresight Institue) ตดสนใจ มงเนนวจยนาโนเทคโนโลยอยางจรงจง สรางความฉงนและไดรบคาเยาะเยยจากผทยงมองภาพไมออกแตทนททเปดสมนาขนกลบมนกวทยาศาสตรจากทวโลก เขารวมกวา 300 คน

ป 2539 มนกเคมในสาขาเคม ไดรบรางวลโนเบล จากการคดคน "nanotubes" ทมขนาดเลกวาเสนผมของมนษย 1/50,000 เทา เมอนามาประกอบกน จะแขงกวาเหลก 100 เทา ซงคาดวาจะสามารถนามาทาอปกรณตางๆ ไดในอนาคต

Nanotubes

ประโยชนของเทคโนโลย นาโนเทคโนโลย

ปจจบนและในอนาคตในวงการแพทยและเภสชไดนานาโนเทคโนโลยมาใชคอ มาใชงานไบโอเมดคอลหรอตรวจวเคราะหาโรคและการรกษาโรค การตรวจวเคราะหทางชวภาพซงใหผลไดรวดเรวมประสทธ ภาพยงขน อนภาคขนาดนาโนเมตร สามารถใชเปนตวนาสงยาเฉพาะท เฉพาะเปาหมายไดโดยหลกเลยงการเกดผลอาการขางเคยงเนองจากการใชยาทมฤทธสงๆ, บางกรณยา สารออกฤทธจะถกหอหมดวยแคปซลขนาด นาโนเมตร เพอควบคมการปลดปลอยตวยาใหไดนานและมประสทธภาพยงขน และในอนาคต การสรางตวสกดกนทมขนาดนาโนเมตรจะถกนามาใชในการซอมแซมเนอเยอผวหนง, กระดก มนจะชวยใหรางกายคนไขเรงสรางอวยวะขนมาทดแทน

การใชนาโนเทคโนโลย ในการจดเรยง DNA ใหม

การน าสารแมเหลกขนาดนาโนตดกบสารภมตานทาน

อนภาคของทองค าขนาดนาโนชวยขจดเซลมะเรง

อนภาคของทองค าขนาดนาโนให ด.เอน.เอ ยดเกาะเพอการตรวจวเคราะหยน

การสรางสงตางๆจากหนวยของอะตอมนาโนเทคโนโลย เปนอตสาหกรรมระดบโมเลกล (โมเลกล คอการประกอบกนของอะตอมเพอ หนาทอยางใดอยางหนง) หรอการสรางสงตางๆจากอะตอมในหนวยวดระดบนาโนเมตร สามารถทจะทาใหเราสรางวสดตาง ๆ ขนมา และมความแขง แกรงทนทานเหมอนกบเพชร ในอนาคตเราจะสามารถสรางสงปลกสราง หรอเครองไมเครองมอ ตลอดยานยนตหรอยานอวกาศทมความแขงแรงทนทานมาก

Nanochip Micro-electronic

nanochip

ดวยความสามารถนเอง ทาใหเราสามารถมองเหนสงตางๆในระดบอะตอม เปนผลใหเราสามารถเขาไปควบคม หรอสรางสงตางๆทนาจะเปนไปไดในดานตางๆได อาท สนคาทมขนาดเลกและมประสทธภาพสง, คอมพวเตอรเรวขนลานเทากนไฟนอย ไมทาใหเกดความรอนมาก, การสารวจในอวกาศและการเดนทางในอวกาศทเสยคาใชจายนอย, การรกษาโรคภยไขเจบ รวมถงความเปนอมตะ, การสรางอาหารทไมมวนหมด, การกระจายการศกษาอยางทวถงทกมมโลก, การเพาะพนธสตวทสญพนธขนใหม, การใชพลงงานแสงอาทตยอยางเตมท และสงประดษฐใหมๆอกมายมาก ตามแตมนษยจะจนตนาการ

นาโนเทคโนโลยเปนสหวชาสาขาใหม (multidisciplinary area)

ตองอาศยความรทางวทยาศาสตร และเทคโนโลยจากหลากหลายสาขารวมเขาดวยกน ซงสามารถนามาประยกตใชไดในงานทางวสดศาสตร อเลกทรอนกส และวทยาศาสตรชวภาพ ซงเรยกกนวา nanomaterials. nanoe- lectronics และ nanobiotechnology กอใหเกดเปนผลตภณฑใหมๆ ทไดรบการออกแบบและควบคมตงแตการจดเรยง อะตอมหรอโมเลกล ไปจนกลายเปนชนสวนขนาดใหญ

nanomaterial ทสนใจคอ "คารบอนนาโนทวบ (Carbon nanotube)" มรปรางเปนโครงตาขายของคารบอน มวนเชอมตดกนเปนรป ทรงกระบอก และมเสนผา ศนยกลางเพยงไมกนาโนเมตร คารบอนนาโนทวบมคณสมบตทแขงแรงและเหนยวกวา เหลกกลา สามารถนาไฟฟา หรอวา กลายเปนฉนวน (ไมนาไฟฟา)ได ขนอยกบทศทางของแนวการจดเรยงตวของอะตอมคารบอนบนผนงทอคารบอนนาโนทวบ ใชทอเปนเสนใยทมความละเอยดสง และทนทานกวาไทเทเนยม

nanoelectronics เชน การผลตเปน "ชพความจา (memory chip)"ทใชโมเลกลของสสารเปนทรานซสเตอร แทนทจะเปนซลกอนทรานซสเตอร ดงทใชกนอยในปจจบน หรอแมกระทงการผลตหนยนตจวทมขนาดเทาเมดเลอดแดง ซงสามารถเขาไปรกษาโรค ทาลายไขมน ทอดตนในเสนเลอด หรอมะเรงเนอรายในจดทเราตองการได โดยไมตองใชการผาตด

nanobiotechnology

ไดแกเทคโนโลยทางการแพทยและยา เชน การทาวศวกรรมเนอเยอ (tissue engineering) เพอสรางอวยวะ (เนอเยอหรอกระดก) ขนมาทดแทน อวยวะสวนทเสอมสภาพไป การผลตยาทสามารถทาการรกษา -เฉพาะจด (drug target) เพอลดปญหาการดอยา และผลขางเคยงของยา การผลต biosensor ทสามารถวดปรมาณสารตางๆ ในเลอด ในปสสาวะ หรอในสภาพแวดลอมไดอยางฉบไว หรอการผลต "ดเอนเอชพ" ซงจะใชรวมกบขอมลชวสารสนเทศ (bioinformatics) เพอตรวจหายนทผดปกตซงอาจ กอใหเกดโรคในอนาคต หรอเพอใชเปนขอมลพนธกรรมพน ฐานสวนบคคลในการรกษาพยาบาลยามเจบไขไดปวย ซง แพทยจะสามารถสงยาทตอบสนองตอรางกายของผปวย ไดอยางถกตอง และมประสทธภาพ

สนคานาโนเทคโนโลย

ในอตสาหกรรมส ซงหลายศตวรรษทผานมา การทาสหมายถงการปายสลงบนวตถ และรอใหสแหง ซงในทางธรกจหมายถงระยะเวลาทตองเสยไป ดวยนาโนเทคโนโลย บรษทอโคโลจ โคทตง (Ecology Coating) สามารถผลตสทเมอสเปรยลงบนพนผววตถ และนาไปผานแสงอลตรา ไวโอเลตแลว สามารถแหงไดภายใน 3 วนาท

หรอในทางตรงกนขาม นาโนเทคโนโลยกไดชวยใหเกดการพฒนาของเหลวชนดหนง ทไมมคณสมบตการระเหย ใชชอวาลควด โซลด (Liquid Solid) ทเมอเทลงบนพน ทงไว 3 สปดาหกยงไมระเหยหายไปไหน

บรษทเนเชอรลนาโน (NaturalNano) ไดคดคนผนงททาดวยวตถทสามารถ ควบคมใหกกหรอ ปลอยสญญาณโทรศพทมอถอเขาสตวอาคารไดตามตองการ ซงอาจจะเหมาะกบการใชสรางสถานทแสดงคอนเสรต สวนผผลตเวชเภสชอยางนครสต (Nucryst) ไดพฒนาผาออมซงปราศจากกลนเหมน แมจะผานการใชมาตรากตราเพยงใด ดานออยล ออฟ อลาน ผลตโลชนกนแดด ทปองกนแสงยวไดโดยชะงด ขณะทแกป (GAP) กเพงวางตลาดกางเกง ทใชนาโนเทคโนโลยทาใหไมเปยกนา

บรษท อพอลโล ไดมอนด ใช นาโนเทคโนโลยผลตเพชร ทแตกตางจาก เพชรจรง เพยงแคตนกาเนด เพราะเพชรจรงนนเกดจากหนทผานความรอนและแรงกดดน ใตพนโลกมาเปนเวลาหลายรอยลานป แตเพชรท อพอลโล ไดมอนด สรรคสรางขน มรปลกษณ คณสมบตไมตางจากเพชรทเกดขนตามธรรมชาต แมกระทงผเชยวชาญดานเพชรยง ไมพบความแตกตาง ยกเวนแคราคาทตากวาเพชรแทถง 2 เทา

นาโนเทคโนโลยในธรรมชาต

ตนตกแก

ตกแกและจงจกสามารถปนกาแพงหรอเกาะตดผนงทราบเรยบและลนไดอยางมนคง และในบางครงกสามารถหอยตวตดเพดานอยดวยนวตนเพยงนวเดยว ทเปนเชนนกเพราะบรเวณใตองตนของตกแกจะมขนขนาดเลกทเรยกวาซเต (setae) จานวนนบลานเสนเรยงตวอดแนนอย โดยทสวนปลายของขนซเตแตละเสนนกยงมเสนขนทมขนาดเลกกวาทเรยกวาสปาตเล (spatulae) ประกอบอยอกหลายรอยเสน โดยทสปาตเลแตละเสนจะมขนาดเลกประมาณ 200 นาโนเมตรและทปลายของสปาตเลแตละเสนจะสามารถสรางแรงดงดดทางไฟฟาทเรยกวาแรงวานเดอวาลส (van der Waals force)

ดวยหลกการนเองจงทาใหนกวทยาศาสตรคดคนเทคโนโลยแถบยดตกแก (Gecko Tape) ขนมาจากวสดสงเคราะหชนดใหมทมลกษณะเปนขนขนาดนาโน (nanoscopic hairs) เลยนแบบขนสปาตเลทอยบนตนตกแกในธรรมชาต เพอนาไปผลตแถบยดทปราศจากการใชกาว และผลตภณฑใหมๆ อยาง ถงมอ ผาพนแผล ตลอดจนสามารถพฒนาไปเปนลอของหนยนตทสามารถไตผนงหรอเคลอนทขนลงในแนวดง

ใบบว (สารเคลอบนาโน) ใบบวมคณสมบตทเกลยดนาเพราะวาพนผวของใบบวมลกษณะคลายกบหนามขนาดเลกจานวนมหาศาลเรยงตวกระจายอยอยางเปนระเบยบโดยทหนามขนาดเลกเหลานยจะมปมเลกๆ ทมขนาดในชวงระดบนาโนเมตรและเปนสารทมคณสมบตคลายขผงซงเกลยดนาเคลอบอยภายนอก จงทาใหนาทตกลงมาบนใบบวมพนทสมผสนอยมาก และไมสามารถซมผานหรอกระจายตวแผขยายออกในแนวกวางบนใบบวได ดงนนนาจงตองมวนตวเปนหยดนาขนาดเลกกลงไปรวมกนอยทบรเวณทตาทสดบนใบบว นอกจากนสงสกปรกทงหลายไมวาจะเปนผงฝ น เชอแบคทเรย และเชอรา กไมสามารถเกาะตดแนนอยกบใบบวไดเชนเดยวกนเพราะวามพนทสมผสกบใบบวไดแคเพยงบรเวณปลายยอดของหนามเลกๆ แตละอนเทานน ดงนนเมอเวลาทมนาตกลงมาสงสกปรกทเกาะอยบนใบบวกจะหลดตดไปกบหยดนาอยางงายดายจงทาใหใบบวสะอาดอยตลอดเวลา

นกวทยาศาสตรจงไดนาหลกการของนากลงบนใบบว (Lotus effect) มาใชในการสงเคราะหวสดชนดใหมเลยนแบบคณลกษณะของใบบว หรอการนาไปประยกตใชเปนสทาบานทสามารถไมเปยกนาและสามารถทาความสะอาดตวเองได รวมไปถงการพฒนาเปนเสอผากนนาไรรอยคราบสกปรก

ผเสอบางชนด (Polyommatus sp.) สามารถดงดดเพศตรงขามหรอหลบหนศตรได

โดยการเปลยนสปก เชนจากสนาเงนไปเปนสนาตาล ซงการเปลยนแปลงสปกนไมไดอาศยสารมสชนดตางๆ ทอยในปกผเสอ แตกลบอาศยหลกการหกเหและการสะทอนของแสงแดดทมาตกกระทบลงบนปก โดยถามมทแสงตกกระทบมความแตกตางกนเพยงเลกนอย สทปรากฎบนปกผเสอกจะแตกตางกน

เมอนกวทยาศาสตรใชกลองขยายกาลงสงสองดปกผเสอชนดทสามารถเปลยนสกพบรพรนทมขนาดในชวงนาโนจานวนมหาศาลเรยงตวกนอยางเปนระเบยบซงทาหนาทเปนเสมอนผลกโฟโตนกสในธรรมชาต นอกจากนนกวทยาศาสตรยงไดตงสมมตฐานวาการเปลยนสของปกผเสอชนดนยงเปลยนแปลงไปตามอณหภมไดอกดวย

จากการคนพบนทาใหนกวทยาศาสตรสามารถนาไปประยกตใชในการสรางผลกโฟโตนกสสงเคราะหทยดหยนไดดและเปลยนคณสมบตไปตามอณหภมทเปลยนไป ซงสามารถนาไปใชผลตเสอผาปองกนความรอนทใชในทะเลทรายหรอหวงอวกาศ

ใยแมงมม (เสนใยนาโน) แมงมมเปนสตวเพยงชนดเดยวทสามารถสรางและปนทอเสนใยได โดยทใยแมงมมเปนเสนใยทมความแขงแรงและเหนยวมาก ใยแมงมมสามารถหยดแมลงทบนดวยความเรวสงสดไดโดยทใยแมงมมไมขาด นกวทยาศาสตรพบวาแมงมมมตอมพเศษทสามารถหลงโปรตนทละลายในนาไดชนดหนงชอวา ไฟโบรอน (Fibroin) โดยเมอแมงมมหลงโปรตนชนดนออกมาจากตอมดงกลาวโปรตนดงกลาวจะเปลยนสถานะจากของเหลวไปเปนของแขง หลงจากนนแมงมมกจะใชขาในการถกทอโปรตนเหลานเปนเสนใยทมขนาดใหญขน ซงกคอใยแมงมม

บรษทในตางประเทศแหงหนงสามารถสรางใยแมงมมเลยนแบบแมงมมไดโดยการตดตอยนทควบคมการสรางโปรตนไฟโบรอนจากแมงมมแลวนาไปใสไวในโครโมโซมของแพะ เพอใหนมแพะมโปรตนใยแมงมม กอนทจะแยกโปรตนออกมาแลวปนทอเปนเสนใยเพอใชในการผลตเสอเกราะกนกระสนทแขงแรงแตมน าหนกเบา โดยเสนใยทสรางขนนมความแขงแรงมากกวาเหลกถงหาเทาเมอมน าหนกเทากน นอกจากนยงสามารถนาใยแมงมมไปใชเปนเสนใยผารกษาแผลสดไดอกดวย

มมมดของนาโนเทคโนโลย

ถามคนสามารถสรางนาโนเทคโนโลย เปนอาวธทาลายลาง แตไมใชระเบดอยางทเปนมา แตเปนการเจาะจงทาลาย เชน ตงโปรแกรมใหผทมตาสฟา ผมสบรอนซ เปนมะเรงใหหมด คนทมเชอสาย จน หวใจวายทงหมด แลวจะเปนอยางไร รายขนไปอก เมอสามารถจาลองเซลล ของ ฮตเลอร สตาลน ขนมาใหมได หรอสรางเครองยนตสงหาร ตามลางตามลา เปาหมายทสามารถระบรปพรรณสณฐานไดอะไรจะเกดขน

นาโนเทคโนโลยในสงคมโลก

สถานการณนาโนศาสตรในประเทศไทย

ไดมการจดทารายละเอยด เพอนาเสนอตอคณะรฐมนตร ในการจดตงศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาตขนมา ภายใตสงกดของ สวทช. นอกเหนอจาก 3 ศนยทมอยแลว คอ ศนยไบโอเทค ศนยเอมเทค และศนยเนคเทค ซงขณะนรอเพยงการพจารณา และไดเสนอของบประมาณในการจดตงศนยนาโนเทคโนโลยจานวน 910 ลานบาท แยกออกเปน เรองของการผลตบคลากรทางดานนาโนเทคโนโลย และปรบปรงหลกสตรในสถาบนการศกษาตางๆ โดยกาหนดไววาภายในระยะเวลา 5 ป จะตองผลตบคลากร ในสาขาดงกลาวไดอยางนอย 300 คน ทงยงไดมการเตรยมจดทาแผนแมบทนาโนเทคโนโลยของประเทศดวย

ศนยนาโนเทคโนโลยแหงชาต

ขอจากดหรออปสรรคทเกดขนสาหรบการพฒนานาโนเทคโนโลยในประเทศไทยกคอ ยงขาดแคลนทรพยากรบคคลทมคณภาพสง ขาดประ สบการณดานการวจยและการพฒนา ขาดแคลนเครองมอในการวเคราะห และทสาคญคอขาดงบประมาณในการพฒนาและวจยอยมาก ซงในอนาคตคงจะมการสนบสนนเรองนมากขน ทงจากรฐบาลและภาคเอกชน เพราะตอไป ความกาวหนาของ “นาโนเทคโนโลย” จะทาใหทกคนหนมาสนใจและใหความสาคญมากกวาน

ขอจ ากด

สวสด