บณฑตวทยาลยวศวกรรมศาสตรนานาชาตสรนธร ไทย-เยอรมน มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ
1
การตรวจพสจนและการวเคราะหทเกยวของกบการเตรยมอนภาคนาโนและการประยกตใช
ผศ. ดร. ระพพนธ แดงตนก
นาโนเทคโนโลยคออะไร?1. การวจยและพฒนาเทคโนโลยในระดบอะตอม โมเลกล หรอโมเลกลมหภาค (macromolecule) ทมขนาดเลกในชวง 1 ถง 100 นาโนเมตร
REF: http://www.vcharkarn.com/varticle/189, http://www.vcharkarn.com/varticle/324#P1
2. การสรางและการใชประโยชนจากโครงสราง อปกรณ หรอระบบตางๆ ทมสมบตและหนาทใหมๆเกดขนอนเนองมาจากความเลกในระดบนาโน (nanoscale) ของสงนนๆ
3. ความสามารถในการควบคมและจดการไดอยางถกตองและแมนย าในระดบอะตอม
REF: http://www.vcharkarn.com/varticle/189, http://www.vcharkarn.com/varticle/324#P1
Nano structure
5
6
Physical identification
การตรวจพสจนและการวเคราะหเบองตน
7
Physical identificationการตรวจพสจนและการวเคราะหเบองตน
8
Nanocharacterization Techniques
• SEM
• TEM
• AFM
• Raman Spectroscopy
• FTIR Spectroscopy
• XRF
• XRD
• X-Ray Tomography (CT)
• XPS
Scanning electron microscopy is used for inspecting topographies of specimens at very high magnifications
using a piece of equipment called the scanning electron microscope. SEM magnifications can go to more
than 300,000 X but most semiconductor manufacturing applications require magnifications of less than
3,000 X only. SEM inspection is often used in the analysis of die/package cracks and fracture surfaces,
bond failures, and physical defects on the die or package surface.
During SEM inspection, a beam of electrons is focused on a spot volume of the specimen, resulting in the
transfer of energy to the spot. These bombarding electrons, also referred to as primary electrons, dislodge
electrons from the specimen itself. The dislodged electrons, also known as secondary electrons, are
attracted and collected by a positively biased grid or detector, and then translated into a signal.
To produce the SEM image, the electron beam is swept across the area being inspected, producing many
such signals. These signals are then amplified, analyzed, and translated into images of the topography
being inspected. Finally, the image is shown on a CRT.
Scanning Electron Microscopy (SEM)
Advantages of Using SEM over OM
Magnification Depth of Field Resolution
OM 4x – 1000x 15.5mm – 0.19mm ~ 0.2mm
SEM 10x – 3000000x 4mm – 0.4mm 1-10nm
The SEM has a large depth of field, which allows a large amount of the sample to be in focus at one time and
produces an image that is a good representation of the three-dimensional sample. The SEM also produces
images of high resolution, which means that closely features can be examined at a high magnification.
The combination of higher magnification, larger depth of field, greater resolution and compositional and
crystallographic information makes the SEM one of the most heavily used instruments in research areas and
industries, especially in semiconductor industry.
OM SEM
SEM images
11
insect
Bio polymer
virus
TEMThe uniqueness of TEM is the ability to obtain full morphological (grain size, grain
boundary and interface, secondary phase and distribution, defects and their
nature, etc.), crystallographic, atomic structural and micro-analytical such as
chemical composition (at nm scale), bonding (distance and angle), electronic
structure, coordination number data from the sample.
TEM is the most efficient and versatile technique for the characterization of
materials. It has many mechanism for contrast in TEM for different application
purpose.
limitation
More or less bulk-like information, the sample
cannot be too thick, Sample preparation can be
difficult.
Principal features of an optical microscope, a transmission electron microscope and a
scanning electron microscope, drawn to emphasize the similarities of overall design.
OM TEM SEM
Magneticlenses
detector
CRT
Cathode Ray Tube
Light sourceSource of electrons
Condenser
Specimen
Objective
EyepieceProjector Specimen
Comparison of OM,TEM and SEM
TEM images
Silver nano Gold nano
E coli
AFM
http://www.molec.com/what_is_afm.html
• Invented in 1986
• Cantilever
• Tip
• Surface
• Laser
• Multi-segment photodetector
Figure Three common types of AFM tip. (a) normal tip (3 µm tall); (b)
supertip; (c) Ultralever (also 3 µm tall). Electron micrographs by Jean-
Paul Revel, Caltech. Tips from Park Scientific Instruments; supertip
made by Jean-Paul Revel.
http://stm2.nrl.navy.mil/how-afm/how-afm.html#imaging%20modes
Topography
• Contact Mode– High resolution
– Damage to sample
– Can measure frictional forces
• Non-Contact Mode– Lower resolution
– No damage to sample
2.5 x 2.5 nm simultaneous topographic and friction image of highly
oriented pyrolytic graphic (HOPG). The bumps represent the
topographic atomic corrugation, while the coloring reflects the lateral
forces on the tip. The scan direction was right to left
AFM images
17
Nanosizer
18
ความส าคญของนาโนเทคโนโลย
นาโนเทคโนโลยสามารถประยกตใชไดกบทกอตสาหกรรม
1.1 ดานอตสาหกรรมไฮเทค (นาโนอเลกทรอนกส) เชน คอมพวเตอร โทรศพทมอถอ1.2 ดานอตสาหกรรมยานยนตและสงทอ (วสดนาโน) เชน ตวถงรถยนต เสอผากนน า ไม
ยบงาย1.3 ดานการแพทยและสาธารณสข (นาโนชวภาพ) เชนยารกษาโรคเฉพาะจด อาหารเสรม
และผลตภณฑเพอสขภาพ1.4 ชวยใหคนพบวสดชนดใหม ๆ ทมคณสมบตพเศษ เปนรากฐานของการผลต
อตสาหกรรมชนดตางๆ ทไมเคยมมากอน เชน ทอนาโนคารบอน ทอพวซ 1.5 ชวยยกระดบหรอตอยอดสนคาอตสาหกรรมทมอยเดม เพอเปนการชวยเพมมลคาให
สนคา เชน เครองส าอาง
เครองส าอางนาโน
แชมพ-ครมนาโน
โทรศพทมอถอนาโน
เสอนาโน
เครองคอมพวเตอรนาโน
ผลงานเดน มงนาโนไลยงตวอยางผลงานดานนาโนเทคโนโลย
ผลงานเดน มงนาโนไลยงตวอยางผลงานดานนาโนเทคโนโลย
ผลงานเดน มงนาโนไลยงตวอยางผลงานดานนาโนเทคโนโลย
ผลงานเดน มงนาโนไลยง
การวเคราะหขนาดอนภาคดวยเทคนค TEMสเปรยก าจดเชอโรคซลเวอรนาโน
ตวอยางผลงานดานนาโนเทคโนโลยผลงานเดน สเปรยก าจดเชอซลเวอรนาโน
เซลลแบคทเรยทโดนซลเวอรนาโนท าลาย
ผลงานเดน สเปรยก าจดเชอซลเวอรนาโน
ผลงานเดน สเปรยก าจดเชอซลเวอรนาโน
ผลงานเดน สเปรยก าจดเชอซลเวอรนาโน
ผลงานเดน สเปรยก าจดเชอซลเวอรนาโน
ผลงานเดน สเปรยก าจดเชอซลเวอรนาโน
ผลงานเดน ถงเทานาโนไรกลน
ผลงานเดน ถงเทานาโนไรกลน
การวเคราะหขนาดอนภาคดวยเทคนค TEM
ซลเวอร • คอปเปอร
ผลงานเดน ถงเทานาโนไรกลน
ผลงานเดน ถงเทานาโนไรกลน
ผลงานเดน ถงเทานาโนไรกลน
พนไมส ำเรจรปจำกไมสกตดสำงอดน ำยำนำโนTeak wood flooring mixed nanofiller to prevent termite and fungus
ผลงานเดน พนไมส ำเรจรปจำกไมสกตดสำงอดน ำยำนำโน
•ปญหาไมสกตดสางทพบ...▫ เกดการกนของแมลงตางๆ เนองจากในไมจะมเซลลโลสและแปงซงเปนอาหารของปลวกและมอด
▫ เกดเชอราเนองจากความชน ▫ ขนาดของไมมขนาดเลก ท าใหราคาจ าหนายต า
ผลงานเดน พนไมส ำเรจรปจำกไมสกตดสำงอดน ำยำนำโน
40 นาโนเมตร
พอร (pores) หรอเวสเซลล (Vessel) ขนำด 200 ไมโครเมตร
หลมผนงเซลลหรอชองเปด (pit) ขนาด 16 ไมโครเมตร
ไมสก
ท าการแปรรป
คดแยกขนาดจดเรยง
วตถดบเพอเขาถงอด
Vacuum
อดน ายานาโน10 bar 25 min
ท ำสญญำกำศ
กระบวนกำรอดน ำยำนำโน
ท าการตดไมสกขนาด 10 x 50 x 120 มม.
น าไมทตดไปท าการฝงดนโดยใหชนไมจมลงในดน 70 มม.
หลงจากนนท าการเกบขอมลและบนทกผลเปนระยะเวลา 4 เดอน
ชนท 1 เปนชนทไมไดท าการอดน ายารกษาเนอไมใดๆ จากรปจงเหนไดวาจะมรองรอยของเนอไมทหายไปทง 2 ดานทถกฝงลงในดน เนองจากการเขาท าลายของปลวก
ชนท 2 เปนชนทไมไดท าการอดน ายารกษาเนอไมใดๆ จากรปจงเหนไดวาจะมรองรอยของเนอไมทหายไปทง 2 ดานทถกฝงลงในดน เนองจากการเขาท าลายของปลวก
ผลการทดลอง ระยะเวลา4เดอนผลงานเดน พนไมส ำเรจรปจำกไมสกตดสำงอดน ำยำนำโน
ชนท 3 อดน ายานาโน จากรปเหนไดวาไมมรองรอยการเขาท าลายของปลวก จะมกเพยงแคราเทานน เนองจากมความชนจากฝน
ชนท 4 อดน ายานาโน จากรปเหนไดวาไมมรองรอยการเขาท าลายของปลวก จะมกเพยงแคราเทานน เนองจากมความชนจากฝน
ผลตภณฑพลาสตกไลมดและแมลงภายใตชอ “ระอาร”
ผลงานเดน ผลตภณฑพลาสตกไลมดและแมลง
RAAR ระอาร : พฒนาขนโดยใชสวนผสมของไพรทรอยดสงเคราะห
สารสงเคราะหเลยนแบบสารในกลม ไพรทรอยด (Pyrethroids) ซงเปนสารสกดเลยนแบบในธรรมชาตชนดทมคณสมบตไลมดและแมงและปองกนยง ซงพบในพชตระกลดอกเบญจมาศ และ ดอกเกกฮวย มประสทธภาพสงในการไลมดและแมลง ออกฤทธอยางรวดเรวเมอมดและแมลงไดสมผส แตมความปลอดภยสงตอมนษยและสตวเลยงลกดวยนม โดยไดรบการยอมรบจากองคการอนามยโลก (WHO) ใหใชเปนสารไลแมลงได (Safety of pyrethroids for public health use, WHO 2005)
RAAR
ใชสวนผสมของสารออกฤทธ เพยง 2% ซงนอยกวา ทองคการอนามยโลกก าหนด แตยงคงคณสมบตและประสทธภาพในการไลมดและแมลงได
กระบวนการผลต ไดเลอกใชความล าหนาดานนาโนเทคโนโลยเขามาชวยในกระบวนการผลต ท าใหสามารถการกระจายสารออกฤทธไดอยางทวถง และเพมประสทธภาพการยดตดระหวางสารออกฤทธและพอลเมอรไดมากยงขน สงผลใหผลตภณฑพลาสตกระอาร มคณสมบตพเศษในการไลมดและแมลงไดอยางมประสทธภาพ ท าใหมดและแมลงตางๆ คอยๆหายไปไมมากอความร าคาญในบานเรอนหรอทพกอาศย
RAAR (ระอาร)ใชสารออกฤทธคณภาพสง ไมมกลน มประสทธภาพและควมปลอดภยสง
• เปนสารกลมไพรทรอยดสงเคราะห เลยนแบบสารสกดจากธรรมชาต ไมตกคางสะสม
ไมสงผลกระทบตอสงแวดลอม พชในดน มนษยและสตวเลยง
• ผานการทดลองใชจรงจากกลมผบรโภค ทประสบปญหามดและแมลงรบกวน
ผานการทดสอบประสทธภาพจากสถาบนวจยทไดมาตรฐาน
ผลการทดสอบผลตภณฑพลาสตกไลมดและแมลงการทดสอบภาคสนามเกยวกบประสทธภาพการไลมดทความเขมขนตางกน พบวาฟลมพลาสตกมประสทธภาพในการไลมด โดยใชเวลาตงแต 30 นาท – 1 ชวโมง มดคอยๆหงายทองทงหมด
ทดสอบโดยสถาบนวจยวทยาศาสตรสาธารณสข กรมวทยาศาสตรการแพทย กระทรวงสาธารณสข และ ศนยวจยอตสาหกรรมนาโนและไบโอพลาสตกส านกวทยา
ศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ
ผลตภณฑตาขายและพลาสตกไลมดและแมลง : เพอการเกษตร
หยดปญหามดและแมลงรบกวนท าลายผลผลตทางการเกษตร มประสทธภาพสงในการไลมดและแมลงรบกวน เหมาะส าหรบคลมดน หรอคลมพชผลทางการเกษตร แปลงผกขนาดเลก หรอหมผลไมลดปญหามดและแมลงมารบกวนผลผลต โดยไมตองใชสารเคม เหมาะส าหรบเกษตรและผรกสขภาพทตองการบรโภคพชผลอยางปลอดภย
ผลตภณฑ พลาสตกไลมดและแมลง RAAR
ถงพลาสตกอเนกประสงค
กระถางตนไมถาดรองอาหารสตว
51
52
Thank you for attention