นาโนเทคโนโลยีคืออะไร






" นาโนเทคโนโลยี" (Nanotechnology) หมายถึง เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการจัดการ การสร้าง การวิเคราะห์ การสังเคราะห์วัสดุ อุปกรณ์ เครื่องจักรหรือผลิตภัณฑ์ซึ่งมีขนาดเล็กมากในระดับนาโนเมตร (ประมาณ 1-100 นาโนเมตร) เทียบเท่ากับระดับอนุภาคของโมเลกุลหรืออะตอม รวมถึงการออกแบบหรือการใช้เครื่องมือสร้างวัสดุที่อยู่ในระดับที่เล็กมากๆ หรือการเรียงอะตอมและโมเลกุลในตำแหน่งที่ต้องการ ได้อย่างแม่นยำ และถูกต้อง ทำให้/ส่งผลให้โครงสร้างของวัสดุ อุปกรณ์ หรือสสารมีคุณสมบัติพิเศษขึ้น ไม่ว่าทางด้านฟิสิกส์ เคมี   หรือชีวภาพ สามารถนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์หรือส่งให้มีผลประโยชน์ต่อผู้ใช้สอย

นาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) เป็นเทคโนโลยีการประกอบและผลิตสิ่งต่างๆขึ้นจากการจัดเรียงตัวของอนุภาคขนาดเล็ก เช่น อะตอมหรือ โมเลกุลเข้าด้วยกันด้วยความแม่นยำในระดับนาโนเมตร (หนึ่งส่วนในร้อยล้านเซนติเมตร) หรือ เรียกในอีกชื่อว่า แองสตรอม ยูนิต (Angstrom unit) ซึ่งต้องอาศัยวิทยาการหลากหลายสาขาทั้งเคมี, ฟิสิกส์, ชีววิทยา, อิเลคโทรนิคและอื่นๆ โดยเฉพาะสาขาคอมพิวเตอร์ (ระดับการใช้หุ่นยนต์แทนแรงงานมนุษย์) วิทยาการนี้มีการค้นคว้าวิจัยในระดับห้องทดลองเป็นเวลานานกว่า 30 ปี เราเพิ่งจะรู้จักนาโนเทคโนโลยีกันอย่างแพร่หลายเมื่อไม่กี่ปีมานี้เมื่อนัก วิทยาศาสตร์เพียรพยายามที่จะนำเอาทฤษฎีในห้องทดลองมาปรับใช้กับสินค้าทั่วไป ในท้องตลาด เมื่อนาโนเทคโนโลยีเป็นเรื่องใกล้ตัวในชีวิตประจำวัน จึงเป็นที่สนใจของคนจำนวนมาก เนื่องจากหลักการการนำนาโนฯ มาปรับใช้นั้นไม่ได้แตกต่างกันมาก

บุคคลที่ได้รับการยกย่องให้เป็นบิดาของนาโนเทคโนโลยี ได้แก่ Richard Feynman (นักฟิสิกส์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี1965) ซึ่งเป็นผู้เปิดความคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของนาโนเทคโนโลยีวิทยาศาตร์ โดยเขาได้กล่าวไว้ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1959 ว่า “ ในอนาคตข้างหน้ามนุษย์จะสามารถสร้างสิ่งต่างๆได้ด้วยการจัดเรียงอะตอมได้ในระดับที่แม่นยำ ซึ่ง ณ วันนี้ ยังไม่มีกฎฟิสิกส์ใดๆหรือรวมถึงกฏแห่งความไม่แน่นอนใดๆมาขัดขวางความเป็นไปได้นี้ ” จากนั้นจนถึงปัจจุบันจึงมีการพัฒนาอย่างสืบเนื่องเป็นลำดับ

นาโนเทคโนโลยีเริ่มถูกนำมาใช้ในการผลิตเครื่องมือจักรกลในประวัติศาสตร์มนุษยชาติเมื่อไม่นานมานี้ โดย  คาดหวังว่าเครื่องมือดังกล่าวจะสามารถปฏิวัติอุตสาหกรรมทุกประเภท เทคโนโลยีใหม่นี้จะทำให้เราเข้าใจถึง  ชีวโมเลกุล และต้นกำเนิดของสรรพสิ่งต่างๆ ในอีก 20 ปีข้างหน้าได้ดียิ่งขึ้นกว่าที่เคยทำการศึกษากันมาตลอดสองพันปีที่ผ่านมา เรียกได้ว่าอีกไม่นานจะไม่มีสิ่งใดที่ไม่เกี่ยวข้องกับกับนาโนเทคโนโลยี เพราะมันจะเป็นองค์ความรู้พื้นฐานให้กับทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิต

ในยุคแรกของนาโนเทคโนโลยี มีเป้าหมายคือความสามารถที่จะทำการผลิตเครื่องมือที่ทำจากนาโนเทคโนโลยี โดยในปี 2543 ทางมหาวิทยาลัยคอร์แนล ได้ผลิตอุปกรณ์กลไกชิ้นหนึ่งด้วยนาโนเทคโนโลยีเป็นเครื่องแรกของโลก ซึ่งมีชื่อเป็นที่รู้จักในวงการวิทยาศาสตร์ ว่า อุปกรณ์กลไก Nano Electro Machanical System (NEMS) ที่มีขนาดเล็กกว่าเม็ดเลือดแดง เพื่อควบคุมตรวจตราร่างกาย เช่น ระบบภูมิคุ้มกันและอื่นๆ อุปกรณ์นี้สามารถซ่อมแซมเซลล์จนถึงระดับDNA ได้ ซึ่งหมายความว่า เป็นครั้งแรกที่งานซึ่งอยู่ในความควบคุมอย่างถูกต้องแม่นยำนั้น สามารถทำให้สำเร็จได้ถึงระดับโมเลกุล จากนี้ ผลิตภัณฑ์ใหม่ๆตั้งแต่ยา หรือวิธีบำบัดรักษาโรคต่างๆ สามารถออกแบบหรือผลิตขึ้นแบบอะตอมต่ออะตอม และถึงแม้ว่าสิ่งประดิษฐ์ด้วยนาโนเทคโนโลยีข้างต้นจะไม่มีชีวิต  แต่จัดเป็นผลงานเลือดผสมชิ้นแรกระหว่างวิทยาการชีวภาพและวิศวกรรม ปัจจุบัน นาโนเทคโนโลยีได้ครอบคลุมความหมายไปถึงเทคโนโลยีที่สามารถกำหนดถึงระดับอะตอมให้มีโครงสร้างอย่างที่ต้องการได้โดยไม่ต้องอาศัยการผ่านเป็น สารมัธยันตร์ (intermediate) ในกระบวนการผลิต จึงไม่เกิดผลิตผลพลอยได้ รวมทั้งของเสีย ยกตัวอย่างเช่น ถ้าต้องการผลิตพลาสติก, กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม สารเคมีที่ทำปฏิกิริยาจะถูกรวมเข้าด้วยกันผ่านหลากหลายขั้นตอนภายใต้สภาวะที่จำเพาะ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ตามที่ต้องการ ซึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นไม่สามารถเปลี่ยนแปลงสารเคมีทั้งหมดให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์เพียงอย่างเดียวได้ แต่จะมีผลิตผลพลอยได้ และของเสียเกิดขึ้นควบคู่กันไปด้วย ในทางที่แตกต่างกัน ถ้าผลิตพลาสติก  โดยใช้นาโนเทคโนโลยี การผลิตจะกระทำได้โดยการป้อนสาร ซึ่งเป็นอะตอม ของธาตุบริสุทธิ์ เช่นคาร์บอน, ไฮโดรเจน และ ออกซิเจน เข้าไป แล้วกำหนดให้แต่ละอะตอมก่อพันธะเคมีต่อกัน ผลลัพธ์ที่ได้ จะปราศจากสารมัธยันตร์ ไม่มีผลิตผลพลอยได้ และของเสียใดๆเกิดขึ้น และ สามารถสร้างผลิตภัณฑ์สุดท้ายเป็นพลาสติกตามที่ต้องการได้โดย ทุกอณูของตัวทำปฏิกิริยาจะกลายเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายได้   ทั้งหมดหรือ ถ้าต้องการผลิตเนื้อไม้ ไม่ว่า, มะฮอกกานี, สัก, สน และอื่นๆ เพียงเลือกซอฟท์แวร์เกี่ยวกับเนื้อไม้   ที่ต้องการ และ ก็เพียงแค่เปิดสวิทช์ป้อนสาร และ กด คำว่า GO ก็จะได้เนื้อไม้ โดยไม่ต้องทำลายป่าไม้และ     สิ่งแวดล้อมใดๆเลย นอกจากนี้ ยังอาจคิดคาดหวังต่อไปอีกได้ว่า แม้แต่สินค้าอุปโภคบริโภค ก็อาจทำขึ้นมาได้ ในโรงรถจากอะตอมที่อาจปั๊มมาจากบรรยากาศรอบตัวได้ เหล่านี้เป็นวิทยาการที่มีเป้าหมายให้ผลเป็น Green and Clean Technology อย่างแท้จริง ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากมายต่อหลากหลายสาขา และคาดหมายว่าอาจเป็นจริงได้ภายในอนาคตอันใกล้

ที่มา/เอกสารอ้างอิง
1. วารสาร CORPORATE THAILAND, ธันวาคม 2544, “นาโนเทคโนโลยี : The next small thing” , หน้า 84-86
2. www. Nanozine.com
(ที่มา: ขออภัย! คุณไม่สามารถเห็นลิ้งค์ที่โพสต์นี้ได้ กรุณาสมัครสมาชิก หรือ เข้าสู่ระบบ)

อนึ่งข้อดีที่โดดเด่นของนาโนเทคโนโลยีคือ ผู้ใช้ไม่ต้องเปลี่ยนแปลงการใช้ชีวิตประจำวันที่เคยเป็น มีคุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว เช่น ความสามารถในการป้องกันและยับยั้งแบคทีเรีย ทำให้ผู้ใช้ไม่ต้องกังวลกับเชื้อโรคและความสกปรก ยังผลให้คุณภาพชีวิตโดยรวมดีขึ้นกว่าเดิม แต่ทั้งนี้และทั้งนั้น หมายความว่า กำลังจ่ายของผู้ใช้กับสินค้าในประเภทเดียวกันต้องเพิ่มกว่าปกติ 30-40 เปอร์เซ็นต์

  “เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้มีสินค้านาโนเทคโนโลยีออกป้อนสู่ตลาดโดย บรรดาผู้ประกอบการเอกชนเพียงบางกลุ่มซึ่งเป็นกลุ่มแคบๆเท่านั้น เช่นกลุ่มสิ่งทอ และกลุ่มเครื่องสำอาง เนื่องจากเหตุผลทางด้านต้นทุนและการตลาดที่ถือว่ายังใหม่อยู่มากสำหรับคน ทั่วไป” ดร.ณัฐพันธุ์ ศุภกา หัวหน้าหน่วยวิเคราะห์ทดสอบของศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) กล่าว ซึ่งผลที่ตามมาอย่างแน่นอนที่สุดก็คือ “ราคา” หลังจากนั้นมานาโนเทคโนโลยีก็ค่อยๆ ผนวกเอาคุณสมบัติดีเด่นสุดยอดของมันเข้ากับการดำรงชีวิตของเรามาตลอด มีการปรับปรุงคุณสมบัติใหม่ๆ และพัฒนาคุณสมบัติเดิมให้สามารถใช้งานได้หลากหลาย ตอบโจทย์วีชีวิตคนเมืองด้วยคำว่า “ดีและง่าย” จนกระทั่งเป็นที่รู้จักกันในวงกว้างมากยิ่งขึ้น “ในปัจจุบันกลุ่มสินค้าที่ใช้นาโนเทคโนโลยีเพื่อเพิ่มคุณสมบัติในตัวเองก็มี เพิ่มขึ้นเป็นจำนวนมาก เช่น กลุ่มอาหารเสริม กลุ่มเคมีภัณฑ์ เช่น สีทาบ้าน กลุ่มสุขภัณฑ์ และกลุ่มปิโตรเคมี เป็นต้น โดยจะมีการต่อยอดและพัฒนาผลิตภัณฑ์อื่นๆ เพิ่มขึ้นต่อไปในอนาคตอย่างไม่หยุดยั้ง” ดร.ณัฐพันธุ์กล่าวทิ้งท้าย

“ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดล้วนแล้วแต่มีรูปลักษณ์ภายนอกที่ไม่แตกต่างจากของ เดิมเลยแม้แต่น้อย ไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดตัวเอง ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะพิเศษ เช่น มีกลิ่นหอม ช่วยฟอกอากาศ ป้องกันคราบสกปรก เปลี่ยนสีตามอุณหภูมิได้ กันน้ำ กันรังสียูวี กันยับ เป็นต้น

(ที่มา: คุณเวฬุรีย์ ทองคำ จากฝ่ายถ่ายทอดเทคโนโลยีและวิชาการ ของศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) กล่าวไว้กับ Metro Life จากผู้จัดการออนไลน์ 21 สิงหาคม 2551)

ลิ้งค์หัวข้อ: บ้านหรรษา ดอทคอม/topic/87